SU819899A1

SU819899A1 - Active filter

Info

Publication number: SU819899A1
Application number: SU772542681A
Authority: SU
Inventors: Аркадий Александрович Кардашов; Георгий Семенович Корниевич; Александр Александрович Никерясов; Александр Григорьевич Пономаренко
Original assignee: Львовский Ордена Ленина Политехни-Ческий Институт; Новолипецкий Металлургический Завод
Priority date: 1977-11-15
Filing date: 1977-11-15
Publication date: 1981-04-07

Description

Изобретение относитс к электрон ной технике и предназначено дл фнльтрахщи малых пульсаций двухпол рного посто нного напр жени , н пример пульсаций техогенератора. Оно может быть использовано в системах автоматического управлени электроприводами. Известен активный фильтр, содержащий делитель напр жени , конденсатор и активный элемент - транзистор Д него характерны низко быстродействие и способность работать только при однопол рном фильтр емом напр жении. Наиболее близким к изобретению п технической сущности вл етс актив ный фильтр, содержащий транзистор и конденсатор, к одной обкладке которого подключен делитель йапр жени одно плечо которого составл ет первый резистор, а другой - второй резистор/ соединенный с катодом перво го диода, чей анод подключен к другой обкладке конденсатора С ЗСущественными недостатками указа ного активного фильтра вл ютс спо собность фильтровать только однопол рное напр жение, а также значительна инерционность, определ ема посто нной времени t - BiC, где С емкость основного конденсатора, а R сопротивление резистора делител . Целью изобретени вл етс повы- ; шенйе быстродействи активного фильтра при сглаживании пульсаций двухпол рного напр жени . Поставленна цель достигаетс за счет ToiO, что активный фильтр, содержащий транзистор и конденсатор , к одной обкладке которого подключен делитель напр жени , одного плечо которого составл ет первый резистор, а другое - второй резистор, соединенный с катодом первого диода, чей аноД подключен к другой обкладке конденсатора , дополнительно содержит подключенный к той же обкладке конденсатора второй делитель напр жени , одно плечо которого составл ет третий резистор, подсоединенный к первому резистору, а второе плечо - четвертый резистор, соединенный с анодом второго.диода, катод которого подключенк аноду первого диода и конденсатору , и второй транзистор, противоположного по отношению к первому транзистору типа проводимости, . причем коллекторы транзисторов объединены и подключены к точке соединение первого и третьего резисторов, эмиттеры объединены и подключены ко второй обклещке конденсатора, а базы со средними точками делителей напр жени , точка соединени эмТ|ттеров транзисторов вл етс выходом фильтра.The invention relates to electronic engineering and is intended for the injection of small pulsations of two-pole constant voltage, for example, pulsations of a technological generator. It can be used in systems of automatic control of electric drives. The active filter is known, which contains a voltage divider, a capacitor and an active transistor element. It is characterized by low speed and the ability to work only with a unipolar filtering voltage. The closest to the invention of the technical nature is an active filter containing a transistor and a capacitor, to one plate of which a divider is connected, one arm of which comprises the first resistor and the other the second resistor / connected to the cathode of the first diode, whose anode is connected To the other side of the capacitor C, the significant disadvantages of this active filter are the ability to filter only unipolar voltage, as well as a significant inertia determined by the time constant t - BiC, where C is the capacity of the main capacitor, and R is the resistance of the resistor divider. The aim of the invention is to improve; speed of the active filter when smoothing the ripples of the two-pole voltage. The goal is achieved by means of ToiO, that an active filter containing a transistor and a capacitor, to one plate of which a voltage divider is connected, one arm of which is the first resistor and the other is the second resistor connected to the cathode of the first diode, whose anode is connected to another capacitor plate, additionally contains a second voltage divider connected to the same capacitor plate, one arm of which is the third resistor connected to the first resistor, and the second shoulder the fourth resistor p connected to the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the anode of the first diode and the capacitor, and the second transistor opposite to the first transistor of the conduction type,. and the collectors of the transistors are combined and connected to the point of connection of the first and third resistors, the emitters are combined and connected to the second capacitor patch, and the bases with the middle points of the voltage divider, the point of connection of the transistors EMT | transistors.

На фиг. 1 приведена принципиальна электрическа схема предлагаемого активного фильтра; на фиг. 2 и 3 - временные диагра)««ы, по сн по14ие его работу.FIG. 1 shows the basic electrical scheme of the proposed active filter; in fig. 2 and 3 - time diagrams) ““ s, as per his work.

Активный фильтр содержит два, вклкгченных параллельно, делител напр жени , одно плечо первого делител составл ет резистор 1, другое резистор 2, соединенный с катодом полупроводникового диода 3, анод которого соединен с одной обкладкой конденсатора 4, Одно плечо второго делител напр жени составл ет резистор 5, другое - резистор б, соединенный с анодом второго полупроводникового диода 7, катод которого соединен с анодом диода 3, параллельно делител м напр жени включена цепочка , состо ща КЗ транзистора 8 р-п-р проводимости и транзистора 9 п-р-п проводимости. Коллекторы этих транзисторов соединены между собой, а эмиттеры подключены к другой обкладке конденсатора 4 и к выходной кп&мме 10, база транзистора 8 подключена к средней точке первого делител , а база транзистора 9 - к средней точке второго делител , клемма 11 и 12 вл ютс входными клеммами активного фильтра.The active filter contains two parallel voltage dividers, one shoulder of the first splitter is resistor 1, another resistor 2 connected to the cathode of semiconductor diode 3, the anode of which is connected to one plate of capacitor 4, One shoulder of the second voltage divider constitutes a resistor 5, another is a resistor b, connected to the anode of the second semiconductor diode 7, the cathode of which is connected to the anode of diode 3; a circuit is connected in parallel to the voltage divider consisting of a short-circuit of transistor 8; pn-conductivity and transistor 9 ra n-p-n conduction. The collectors of these transistors are interconnected, and the emitters are connected to another plate of capacitor 4 and to the output terminal kp & 10, the base of transistor 8 is connected to the midpoint of the first divider, and the base of transistor 9 to the midpoint of the second splitter, terminals 11 and 12 are input terminals of the active filter.

Фильтр работает следующим образом .The filter works as follows.

На входные клеммы 11 и 12 подаетс фильтруемое напр жение Ue,x , например напр жение тахогенератора. Пусть на клемме 11 действует при этом положительный потенциал фильтруемого напр жени + if , В средней точке второго делител при этом будет действоаать напр жение 4- U . Параметры делител при оптимальной настройке выбираютс так, чтобы падение напр жени на резисторе 5 было равно двойной амплитуде пульсаг,ий входного напр жени (см. фиг. 2). В этом случЗег,максимальн1:дё значени напр жени -fUa равны минимальным значени м входного напр жени + U . Эта законс «1ерность сохран етс дл любого значени входного {напр жени U при условии, что амплитуда пульсаций пропорциональна среднему значению напр жени .+ Конденсатор 4 зар жаетс коллекторным током транзистора 9 до максимального напр жени , действующего на базе этого транзистора , т. е. до амплитудного значени + UQ . При этом транзистор 8 закрыт Это напр жение на конденсаторе 4 сохран етс неизменнЕЛМ, если пренебречь его разр дом током нагрузки.Input terminals 11 and 12 supply a filtered voltage Ue, x, for example, a tachogenerator voltage. Let the positive potential of the filtered voltage + if acts on terminal 11 at this, At the midpoint of the second divider, a voltage of 4- U will act. The parameters of the divider with optimal tuning are chosen so that the voltage drop across the resistor 5 is equal to twice the amplitude of the pulse and input voltage (see Fig. 2). In this situation, the maximum1: the voltage values of -fUa are equal to the minimum values of the input voltage + U. This regularity is maintained for any value of the input voltage U, provided that the ripple amplitude is proportional to the average voltage. + Capacitor 4 is charged by the collector current of transistor 9 to the maximum voltage acting on the basis of this transistor, i.e. up to the amplitude value + UQ. At the same time, the transistor 8 is closed. This voltage on the capacitor 4 remains unchanged HELM, if its discharge current is neglected.

подключаемой к выходной клемме 10 (дл нормальной работы фильтра нагрузка должна быть высокоомной), до тех пор, пока не произойдет изменение входного напр жени + Ugx (учасJ ток а в фиг. 2). Если входное напр жение + ирх возрастает, то конденсатор 4 подзар жаетс коллекторным током транзистора 9, и его напр жение + Uftbix соответственно увеличид ваетс (участок в с фиг. 2). вели же входное напр жение + становитс меньше напр жени на конденсаторе 4 + Ue)t)ix. то последний разр жаетс коллекторным током транзистора 8 до величины + (участок d еconnected to the output terminal 10 (for normal operation of the filter, the load must be high-resistance), until a change in the input voltage + Ugx occurs (the part a current in Fig. 2). If the input voltage + Irh increases, then the capacitor 4 is charged by the collector current of the transistor 9, and its voltage + Uftbix increases accordingly (section in Fig. 2). they led the input voltage + becomes less than the voltage on the capacitor 4 + Ue) t) ix. the latter is discharged by the collector current of transistor 8 to a value of + (section d e

5 ФИГ. 2). 5 FIG. 2).

Поскольку сопротивление коллекторэмиттерного перехода открытых .транзисторов 9 и 8 соответственно при увеличении и снижении входного напр жени + Uftx весьма мало, то прот цесс зар да и разр да конденсатора 4 протекает весьма быстро. Полупроводниковый диод 3 предназначен дл предотвр€Ш(ени разр да конденсатораSince the resistance of the collector junction of open transistors 9 and 8, respectively, with increasing and decreasing input voltage + Uftx is very small, the process of charging and discharging capacitor 4 proceeds very quickly. The semiconductor diode 3 is designed to prevent the discharge of a capacitor.

5 4 при положительном фильтруемом напр жении на резистор 2 через эмиттер-базовый переход транзистора в. Бели на клемме 11 действует отрицательный потенциал фильтруемого на. пр жени -U0X / то на средней точке5 4 with a positive filtered voltage across the resistor 2 through the emitter-base transition of the transistor. Beli at terminal 11 is affected by the negative potential filtered on. pr -U0X / then at the midpoint

первого делител будет действовать напр жение -Ub Параметры nejpBoro делител напр жени выбираютс из тех же соображений, что и параметры второго делител . При этом конденсатор 4 зар жаетс коллекторным током транзистора 8 до максимального напр жени , действующего на базе этого транзистора, т. е. до амплитудного значени - UQ . Транзистор the first divider will act on the voltage -Ub The parameters of the nejpBoro voltage divider are chosen from the same considerations as the parameters of the second divider. In this case, the capacitor 4 is charged by the collector current of the transistor 8 to the maximum voltage acting on the basis of this transistor, i.e., to an amplitude value UQ. Transistor

0 9 в это врем закрыт. При увеличении уровн входного напр жени - UBX конденсатор 4 подзар жаетс коллекторным током транзистора 8, а при юньшений уровн этого напр жени с конденсатор 4 разр жаетс коллекторным током транзистора 9 до величины - Uex Полупроводниковый диод 7 предназначен дл предотвращени разр да конденсатора 4 при отрицательном0 9 is closed at this time. When increasing the input voltage level - UBX, the capacitor 4 is charged by the collector current of transistor 8, and when the voltage level of this voltage is reduced, the capacitor 4 is discharged by the collector current of transistor 9 to the value - Uex

д фильтруемом напр жении на резистор 6 через эмиттер базовый переход транзистора 9, d the filtered voltage across the resistor 6 through the emitter is the base transition of the transistor 9,

На фиг. 3 приведена временна диаграмма , по сн к ва работу двухпол рного активного фильтра при неси55 нусоидальных пульсаци х фильтруемого напр жени . При этом дан случай не . оптимальной настройки фильтра, когда падение напр жени на резисторе 5 второго делител напр жени занижено.FIG. Figure 3 shows a timing diagram for the operation of a two-pole active filter during the carrying out of the nasoidal ripples of the voltage being filtered. This case is not given. optimum filter setting when the voltage drop across the resistor 5 of the second voltage divider is lowered.

0 Поэтому на временной диаграмме имеет место сравнительно низкий коэффициент фильтрации,0 Therefore, the time diagram has a relatively low filtration coefficient,

UU&KUU & K

«р ди"P di

Claims

& O. With optimal tuning of the nk filter, the voltage on rubber 5 should be increased and then the output voltage ripples will be reduced to almost zero. The advantages of the proposed active filter in comparison with the known ones are the ability to smooth out the pulsations of a two-pole input voltage, as well as its high speed. The prototype inerdiBality is due to the relatively large filter time constant t RC. Permanent time 1; suggests my filter, determined by the value, ,, В, с. r, where I - the resistance of resistors 1 or 5; C - capacitor capacitance 4; fo is the current gain of the transistors 8 or 9. As follows from the expression {), the time constant t of the proposed two-pole active filter is significantly lower than the time constant C of the prototype. The ability to smooth out the pulsations of a two-pole input voltage is due to the weakness of the second voltage divider and transistor of the opposite conductivity, high speed and ability to smooth out the pulses of the two-pole active filter voltage improves the quality of the automatic control systems in which it will be used. The formula of the Seventh Arrangement {filter 1, trans-content. a resistor and a capacitor f are connected to one switch on the CS; a voltage divider is connected, the window of the shoulder of which is the first resistor and the other second, a resistor connected to the cathode of the first diode, whose anode is connected to another plate of the capacitor, characterized in that increase the speed of the two-pole voltage pulsation, it additionally contains a second voltage divider connected to the same capacitor plate, one arm of which is the third resistor connected to the first resistor, and the second shoulder is the fourth resistor connected to the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the anode of the first diode and capacitor, and the second transistor opposite to the first (4th conductivity type transistor, with the collector of transistors combined and connected to the first and of the third resistor, the emitters are combined and connected to the second capacitor plate, and the bases are connected respectively to the middle points of the dividers on the circuit. The junction point of the emitters of the transistors is the output ltra Sources of information taken into account in the reviewer 1. Authors certificate of the USSR No. 356754, cl. H 03 H 7/10, 1972.

2. USSR author's certificate number 353336, cl. H 03 And 7/10, 1972 (prototype).