SU926760A1 - Звено активного RC-фильтра с расширенной полосой пропускани - Google Patents

Description

() ЗВЕНО АКТИВНОГО RC-ФИЛЬТРА С РАСШИРЕН(10П ПОЛОСОЙ ПРОПУСКАНИЯ

1

Изобретение относитс  к радиотех нике и может использоватьс  в устройствах частотной селекции сигналов .

Известно звено активного RC-фильтра с расширенной полосой пропускани , состо щее из трех секций, включенных каскадно. Перва  секци , реализующа  простой положительный нуль передачи, собрана на операционном усилителе в дифференциальном включении и содержит три резистора и конденсатор. Втора  секци , реализующа  простой отрицательный нуль передачи, собрана на операционном усилителе в трехполюсном включении и содержит два резистора и конденсатор. Треть  секци , реализующа  пару комплексно сопр женных полюсов,представл ет собой известную схему элементарного фильтра нижних частот Рауха и содержит операционный усилитель в трехполюсном включении, три резистора и два конденсатора 1 .

Однако указанное звено очень сложно из-за большого количества используемых элементов, а также имеет склонность к самовозбуждению на высоких частотах.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  звено активного RC-фильтра с расширенной полосой пропускани , содержащее первый операционный усилитель , в цепи обратной св зи которого включен конденсатор, первый резистор , включенный между входом звена и инвертирующим входом первого опера ционного усилител , резистивный делитель напр жени , включенный между выходом первого операционного усилител  и общей шиной, отвод которого че-. рез второй конденсатор соединен с входом звена, а также второй резистор , один вывод которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилител  2.

Однако известное звено не позвол ет увеличить добротность при равнономинальных значени х емкостей. значений емкостей, которое растет с увеличением добротности.при водит к увеличению суммарной емкости конденсаторов, что  вл етс  недостат ком при микроэлектронном выполнении звена. Цель изобретени  - увеличение доб ротности при равнономинальных значен  х емкостей конденсаторов и их минимальной суммарной емкости. Указанна  цель достигаетс  тем, что в звено активного RC-фипьтра с расширенной полосой пропускани  дл  микроэлектронного выполнени , содержащее первый операционный усилитель, в цепи обратной св зи которого включен конденсатор, первый резистор,вкл ченный между входом звена и инвертир щим входом первого операционного уси лител , резистивный делитель напр же ни , включенный между выходом первог операционного усилител  и общей шино отвод которого через второй конденса тор соединен с входом звена, а также второй резистор, -один вывод которого соединен с инвертирующим входом перво го операционного усилител , введен второй операционный усилитель, включенный по схеме повторител  напр жени 5 неинвертирующий вход которого подключен к отводу резистивного делител  напр жени , а другой вывод второ го резистора соединен с выходом вто|эого операционного усилител ,  вл ющегос  выходом звена. На чертеже приведена электрическа  псинципиальна  схема предлагаемого устройства. Звено активного RC-фильтра содержит первый операционный усилитель (ОУ) 1, первый конденсатор 2, первый резистор Зй резистивный делитель напр жени , состо щий из резисторов k и 5, второй конденсатор 6, второй резистор 7, второй ОУ 8. Звено активного RC-фильтра работает следующим образом. Входной сигнал поступает на ОУ 8 по двум каналам. Основным каналом передачи сигналов верхних частот  вл етс  дифференцирующа  RC-цепь из второго конденсатора 6 и резистора 5. Основным каналом передачи сигналов нижних частот  вл етс  частотозависима  цепь, состо ща  из первого резистора 3, первого конденсатора 2 и первого операционного усилител  1, включенных по схеме интегратора, а также резистивный делитель напр жени , состо щий из резисторов 4 и 5, включенных на входе ОУ 8. За счет обратной св зи через резистор 7 осуществл етс  выделение сигналов средних частот, примыкающих к собственной частоте звена, котора  определ етс  резисторами и 7, а также первым и вторым конденсаторами 2 и 6. От веЛ1 чины сопротивлени  первого резистора 3 зависит ширина и симметри  полосы пропускани  звена. Когда сопротивление первого резистора 3 равно сопротивлению резистора 7 амплитудночастотна  характеристика (АЧХ)звена по характеру прибли5каетс  к АЧХ полосового фильтра второго пор дка с симметрично расширенной полосой пропускани . Когда величина сопротивлени  первого резистора 3 больше сопротивлени  резистора 7, полоса пропускани  расширена в основном в сторону верхних частот. Когда сопротивление первого резистора 3 меньше сопротивлени  резистора 7, полоса пропускани  расширена больше в сторону ниж- них частот, В схеме возможна независима  регулировка собственной частоты полюсов резистором 7, добротности - резистором 5, нуль--первым резистором 3, Если первый резистор 3 выполнить регулируемым, то перестройка полосы пропускани  может осуществл тьс  плавно. Исключение вли ни  нагрузки .на характеристики звена осуществл етс  за счет съема выходного сигнала с выхода повторител  с малым выходным сопротивлением. Уменьшение разброса емкостей и уменьшение суммарной емкости конденсатором обеспечиваетс  самой схемой соединени  элементов. Приведем , подтверждающие правильность приведенных здесь утверждений . Передаточна  функци  известной схемы , ибых(Р) - . №)-ut4h-p.i.(i;,/l) , - ииЫХ .rt -t-1.l.t (1) Передаточна  функци  предлагаемой схемы T2(p):U6M(PlСг-Сб ) CiCъ (2.)

Из (1) и (2) видно, что определ ющее характер АЧХ взаимное расположение нулей , 1

.R,и собственных частот , обеих схем зависит от соотношени  резисторов 3 и 7. Сопоставим выраж ни  добротностей схем, вычисл   их по (1) и (2). Дл  известной схемы ,.«, очевидно, что ; о А . о ,5. Дл  предлагаемой схемы О В 4 00 Отрицательные значени  А и В не ра сматриваютс , так как добротности гут иметь только положительные зна ни . Из (5) следует, что возможный р брос емкостей конденсаторовв извес схеме Се „ о: ITI Жг: ) т,е, растет пропорционально квадра добротности и этот рост невозможно ;компенсировать увеличением А, т,е, изменением соотношени  резисторов схемы. Равенство емкостей С и Cg возможно лишь при добротност х Q 0,5, которые дл  активных схем не имеют смысла. Из (6) следует, что дл  предлагаемой схемы Й. Так как О i В и: « , то увеличение может быть скомпенсировано увелич нием В, т.е, за счет изменени  соо ношени  параметров резисторов схемы этому значени  емкостей Сд и быть выбраны равными при любых добро т х схемы.Возможность выбора равных

Claims (2)

1. значений емкостей С и Cg позвол ет уменьшить суммарную емкость предлагаемой схемы звена. Действительно, из выражени  собственной частрты (4) величина емкости С определ етс  С „%Кц-КгСб Суммарна  емкость схемы Ct Cj + Се + С. (10) Суммарна  емкость будет иметь экстремальное значение при условии dCtCCs) к + 1-0. Втора  производна  .о, Ч поэтому это экстремальное значение .  вл етс  минимальным. Из (11) Cg чК, подставив это значение в (9), получаем , что тг UF -i Таким образом, суммарна  емкость схемы звеца наименьша , когда емкости Cg и Сб равны друг другу. Но, как отмечалось выше, у известной схемы равенство емкостей возможно только При малых добротност х ,5, т,е, в случа х, не представл ющих практический интерес при проектировании активных RC-фильтров, Предлагаема  схема обеспечивает минимальную суммарную емкость при любых добротност х передаточной функции, Таким образом, введение дополнительного операционного усилител  в известное активное RC-звено с расширенной полосой пропускани  позвол ет исключить вли ние нагрузки на характеристики звена, устранить разброс емкостей его конденсаторов и уменьшить их суммарную емкость,Приме .нёние предлагаемого звена дает возможность уменьшить габариты широкополосных многозвенных фильтров различного назначени  и удешевить их производство. Формула изобретени  Звено активного RC-фильтра с расширенной полосой пропускани  дл  микроэлектронного выполнени , содержащее первый операционный усилитель, .в цепи обратной св зи которого включен конденсатор, первый резистор, включенный между входом звена и инвертирующим входом первого операционного усилител , резистивный делитель напр жени , включенный между выходом первого операционного усилител  и общей шиной, отвод которого через второй конденсатор соединен с входом звена, а также второй резистор, один вывод которого соединен с инвертирующим входом первого операцио 1ного усилител , отличающеес  тем, что, с целью увеличени  добротности при равнономинальных значени х емкостей конденсаторов и их минимальной суммарной емкости, введен второй операционный усилитель, включенный по схеме повторител  напр жени ,неинвертирующий вход которого подключен к отводу резистивного делител  напр жени , а другой вывод второго резистора соединен с выходом второго операционного усилител ,  вл ющегос  выходом звена.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1/Калниболотский . Ю.М.Королев Д. Синтез электронных схем. Киев, Вища школа ;,1979, с, 209, рис. 7.19.
2. 2. Авторское свидетельство СССР по за вке № 2617117/18-09, кл. Н 03 Н 7/02, 1978 (прототип).