SU1587621A1 - Активный фильтр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в устройствах частотной селекции радиотехнических устройств. Цель изобретени  - повышение стабильности амплитудно-частотной характеристики и расширение диапазона рабочих частот. Активный фильтр содержит транзисторы 1, 2, 3, источники тока 4 и 5, конденсаторы 6 и 7, резисторы 8 и 9. В активном фильтре транзисторы 1, 2 и 3 выполн ют функции конверторов иммитансов и создают на выходе активного фильтра аналог высокочастотного параллельного колебательного контура. Резонансна  частота определ етс  параметрами транзисторов, источников тока 4 и 5, резисторов 8 и 9 и конденсатора 6. 1 ил.

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах частотной селекции, ^радиотехнических устройствах.

Цель изобретения - повышение стабильности амплитудно-частотной характеристики и расширение диапазона 'рабочих частот.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схе.ма активного фильтра.

Активный! Фильтр содержит первый второй ?

точника 4 тока (с учетом вносимого в него иммитанса со ст.ороны

1) коллек— тора первого транзистора в эквивалент индуктивности 1. активное сопротивление R по формулам ляемыс

6£>'Х на выход вых ^и опрело^R ВПК 4 (2) , третий и второй 5 и второй 7 и

второй 11 источники питавторой 9 транзисторы, источники тока, конденсаторы, резисторы, пергде а) _т.

и второго источимкоторые на высоких

2530

1, первый первый первый вый 10 НИЯ .

Активный'фильтр работает следующим образом.

Входной сигнал через второй конденсатор 7 поступает на базу первого транзистора 1. Каждый из транзисторов используется в активном фильтре :в качестве конверторов (преобразова;телей) иммитанса. При этом на выходе преобразуются иммитансы первого конденсатора 6 и внутренних сопротивлений первого ков 4 и 5 токов, частотах имеют сравнительно низкое внутреннее сопротивление (несколько килоом) и могут быть выполнены в виде •резисторов. Ток первого источника 4 :равен половине второго тока источника 5, который ранен сумме токов эмитте'ров первого и второго транзисторов и 2, поэтому при идентичных транзисторах все они имеют одинаковые коллекторные токи, а следовательно, и идентичные параметры. Первый резистор 8 служит для протекания базового тока первого транзистора 1 и имеет низкое сопротивление (десятки ом) для исключения влияния на параметры фильтра внутреннего сопротивления источника ·

Из-за низкого

ВТО'

СО счисигнала. Примерно такой же величины выбирается и сопротивление рого резистора 9. противления первого и второго резисторов 8 и 9 первый и второй транзисторы 1 и 2 со стороны второго 5 и первого 4 источников тока можно тать включенными по схеме с общей базой (ОБ), а третий транзистор 3 по схеме с общим коллектором (ОК). Этот транзистор преобразует внутреннее сопротивление Д первого исчастота единичного усиления третьего транзистора 3. Кроме того, внутреннее сопротивпервого источника 4 тока ление R, т

преобразуется первым транзистором 1 включенным по схеме с ОБ, с его колэмиттер (обратное преобв результате лектора на разование), лельно второму источнику твует индуктивность П_Оу мая чего парал5 тока дейсопределиеформулой (3) сопротивление, ное последовательным динением объемного сопротивления базы первого транзистора 1 и сопротивления первого ⁸';

СП - активная часть емкости %

образованc. о ерезистора коллекторного перехода первого транзистора 1.

Индуктивность Б_к , емкость второго конденсатора 6 и внутреннее сопротивление R₅ второго источника 5 тока конвертируются вторым транзистором 2, включенным по схеме с ОБ, с его эмиттера на коллектор, т.е. на выход в виде положительного активного сопротивления Rотрицательного сопротивления Bgux-j и емкосопределяемых выражениями активного ти С

С 8ИХ где г ' и' /(С (4)

1/(ш^!С

К,

С₇г

1' ,

Г6 /к

II );

(5) (6) , образованное последовательным соединением объемного сопротивления базы второго транзистора. 2 и сопротивления второго резистора 9; текущая частота.

Наконец емкость первого конденсатора 6 и сопротивление второго источника тока R^. конвертируются на выход по цепи первого и третьего транзисторов 1 и 3. В частности, первый транзистор 1 конвертирует С_й и F^c эмиттера на коллектор в соответствии с соотношениями:

^R «их, ~~ ^цС-уГ^·);

^с 8ЦХ, ~ Ч ^г Г /^R3·

Отрицательное сопротивление R.,, О ί I Х| включено параллельно первому источнику 4 тока и частично компенсирует, т.е. увеличивает, его внутреннее сопротивление R , что приводит согласно (1) к увеличению выходной индуктивности Ьвих₄. Поэтому, используя выражения (1) и (2),

Ri =R₄- R_eilXi /(R4-IR _6MXj I). (8)

Емкость C βπχ) конвертируется третям транзистором 3 на выход без изменения, т.е.

CftfclX 4 вых, (9)

Таким образом, эквивалентный иммитанс на выходе определяется параллельным соединением составляющих (1), (2), (4), (5), (6) и (9). При этом среди них есть индуктивная составляющая (1) и две емкостные составляющие (6) и (9), которые образуют эквивалентный колебательный контур и определяют резонансную .частоту фильтра, которая определяется по следующей формуле:

ω₀ -^_TR_f/(R₄C_hi [2г£ +R_g +R, +j + w_TR₅ ^c6/^r5 +R_g ])}' (10)

В эквивалентный колебательный контур вносится отрицательная составляющая активного сопротивления, определяемая выражением (5). Это позволяет частично скомпенсировать вносимые активные сопротивления, определяемые выражениями (2) и (4), а также сопротивление нагрузки и тем самым повысить нагруженную добротность эквивалентного контура. Следует отметить, что в эмиттерных цепях первого и второго транзисторов 1 и 2 также образуется эквивалентный колебательный контур, так как наряду на первом конденсаторе 6 там имеется согласно выражению (3) индуктивность L_ov , однако из-за отсутствия отри5 В * 1 цательного вносимого сопротивления этот контур обладает низкой добротностью и не оказывает существенного влияния на параметры активного фильт- ^ра·

В известных схемах фильтров небольшое изменение частоты с помощью частотнозадающего конденсатора приводит к резкому изменению вносимого отрицательного сопротивления и добротности, что вызывает нестабильность их характеристик. В активном фильтре этот недостаток в значительной степени устранен с помощью первого транзистора 1. Конверсия этим транзистором емкости первого конденсатора 6 в отрицательное сопротивление, определяемое формулой (7), приводит к изменению сопротивления первогоисточ25 ника 4 тока и выходной индуктивности а следовательно, и резонансной частоты. С другой стороны, емкость первого конденсатора 6 согласно (5) определяет величину вносимого 3Q в эквивалентный контур'отрицательного сопротивления и его добротность. Это позволяет стабилизировать добротность фильтра при изменении частоты. Пусть, например, емкость первого кон· денсатора 6 уменьшится. В этом случае (R_Bkix^ ) согласно (5) должно возрасти, а добротность фильтра уменьшиться. Однако благодаря первому транзистору 1 возрастет и отрицательное сопротивление (Rgnx,), действующее параллельно первому источнику 4 тока. В результате этого результирующее сопротивление R₄ согласно (8) уменьшится и согласно (1) умень45 шится Ι-£_έ/χ, что приведет к увеличению резонансной частоты ixj , а это в свою очередь, согласно (5), уменьшит (Rg€ix₂) пропорционально’ ω. Так как L _βςιχ пропорциональна ω ^г(из фор5Q мулы uj=1/VlC), то изменение R^r _6ilXi будет полностью скомпенсировано. Таким образом, уменьшение емкости первого конденсатора 6 повышает резонансную частоту фильтра при неизменной добротности. Полная компенсация зависит от величины первого и второго резисторов 8 и 9, добавляемых к базовым сопротивлениям транзисторов и определяющих соотношение отрица тельных сопротивлений на коллекторах первого и второго транзисторов 1 и 2, а также, нагрузки, которая должна Иметь невысокое сопротивление.

Аналогично в активном фильтре

Йз-за симметричного включения первого И второго транзисторов 1 и 2, являющихся конверторами с ОБ, подавляются jq Другие дестабилизирующие факторы в

3-5 раз, к которым относятся изменение температуры и абсолютный разброс параметров транзисторов и резисторов. Эти факторы проявляются как· сигналы, 15 Действующие на базе и эмиттере транзистора 3 синфазно и поэтому не изменяющие его режима. Для входного Сигнала, подаваемого на базу первого Транзистора 1 через второй конденса- 20 Тор 7, первый и второй транзисторы ) и 2 образуют дифференциальный усилитель с активной нагрузкой на третьем транзисторе 3, включенном по

Схеме эмиттерного повторителя. Такой 25 Каскад помимо фильтрации эффективно усиливает входной сигнала. Второй конденсатор 7 небольшой емкости служит для исключения влияния источника Сигнала на величину сопротивления в 39 Депи базы первого транзистора 1 и ослабления низкочастотных составляющих На входе фильтра.

Claims (1)

1. Формула изобретения Активный фильтр, содержащий первый и второй транзисторы, эмиттеры которых соединены с первым выводом первого конденсатора, а базы соединены соответственно с первыми выводами первого и второго резисторов, первый вывод второго конденсатора соединен с базой первого транзистора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот и повышения стабильности амплитудно-частотной характеристики, введены третий резистор, первый и второй источники тока, причем коллектор первого транзистора соединен с первым выводом первого источника тока и базой третьего транзистора, эмиттер которого соединен с коллектором второго транзистора, а коллектор с соответствующей шиной первого источника питания и вторым выводом первого источника тока, первый вывод второго источника тока соединен с соответствующей шиной второго источника питания, а второй вывод второго источника тока соединен с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого и вторые выводы первого и второго резисторов соединены с общей шиной, при этом входом активного фильтра является второй вывод второго конденсатора, а выходом - эмиттер третьего транзистора.