Звено активного rc-фильтра

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРесттублнн(51)М. Кл. Н 03 Н 11/12 с присоединением заявки Я 3 ЬпударстюпыИ камитет СССР по делан кзобретекий и открытий(72) Авторы изобретен арьковский институт ради тро си(7) Заявител ТРА ЗВЕНО АКТИВНОГО се подклю кон ден резист входом Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных линейных радиотехнических цепях.Известно звено активного ВС-фильтра, состоящее из трех секций, включенных5 каскадно. Первая секция, реализующая простой положительный нуль передачи, собрана на операционном усилителе в диг ференциальном включении и содержит три резистора и конденсатора. Вторая секция, реализующая простой отрицательный нуль передачи, собрана на операционном усилителе в трехполтосном вкщочении и содержит два резистора и конденсатор. Третья секция, реализующая пару комплексно со пряженных полюсов, представляет собой известную схему элементарного фильтра нижних частот Рауха и содержит отвьрационный усилитель в трехиолюсном включении, три резистора и два конденсаторами щНедостатками известного звена являются сложность схемья склонность к воз буждению на высоких частотах, обусловленных нарастающим АЧХ первых двух кдийг высокий урсвень собственных ш мов, определяемый дифференцированием проходящих сигналов в первой и второй секциях, что повышает чувствительность схемы к внутренним и внешним флуктуациям. Как известно, уровень шумов является одним из факторов, ограничивающих динамический диапазон.Указанные недостатки особенно проявляются при проектировании многоэвенньас широкополосных активных ВС-фильтров.Наиболее близким к предложенному по техническому решению является звено активного БС-Фильтра, содержащее инвертирующий операциснный усилитель с конденсатором в цепи обратной связи и два последовательно соединенных резистора, включенных между входом и выходом опе рационного усилителя. Точка соединения двух резисторов через третий резисторчена к общей шине, а через второй сатор - к входу звена. ЧетвертьЮ ор включен межа входом звена и операционного усилителя. Выхо936388 пом звена является точка соеринения пвух резисторов и конценсатора 21.Нецостатками такого звена являются вгаяния нагрузки" на работу и характеристики звена, что обьясняется большим выхорным сопротивлением схемы и его частотной зависимостью; узкий пинами- ческий диапазон, ограничиваемый максимальным неискаженным коэффициентом перецачи, который в канной схеме опрецеляется не только отношением цопустимого напряжения на выхопах операционных усилителей к вхопному напряжению, но и дополнительным ограничением, определяемым соотношением параметров резисторов схемы, что обусловлено снятием выхоцного сигнала не с выхоца операционного усилителя, а через делитель.Цель изобретения - расширение кина мического диапазона и исключение влияния сопротииения нагрузки на характеристики звена.Поставленная цель достигается тем, что в звено активного ЙС 4 ильФра, соцердержащее операционный усилитель, первый кснценсатор, включенный в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя, четыре резистора, первый и второй из которых ссепинены последовательно и включены межцу инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, третий резистор одним вывоцом поцключен к вхопу звена, а также второй конценсатор, одним выводом ноцключенный к точке соепинения первого и второго резисторов, введен дополнительный операционный усилитель с резистивной отрицательной обратной связью, причем другие выводы третьего резистора и второго конденсатора подключены к точке соединения первого и второго резисторов и к инвертируюшему вхору цополнительного операционного усилителя соответственно, а четвертый резистор включен межпу выходом операционного усилителя и инвертируюшим входом цс- полнительного операционного усилителя. На чертеже приведена электрическаяпринципиальная схема предложенного устройства,Устройство содержит операционныйусилитель (ОУ) 1, первый ксцценсатор2, первый и второй резисторы 3 и 4,.второй конденсатор 5, третий резистор6, дополнительный операционный усилитель 7, четвертый резистор 8, резистор9 отрицательной обратной связи.Звено активного БС фильтра работаетслецуюшим образом.,4 При подаче на вхок звена электричес" кого сигнала, характеризующегося неко торым спектром, на его выхопе происхопит выпеление составляющих сигнала, примыкающих к собственной частоте звена,которая опрецеляется параметрами конпенсаторов 2 и 5 и резисторов 3 и 4.От величины сопротивления резистора 8 зависит ширина и симметрия поло сы пропускания звена.Когпа значение сопротивления резистора 8 равно величине сопротивления резистора 4, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) звена соответствует се лективному (полосовому) фильтру второгопорядка с симметрично расширенной полосой пропускания. При этом расширениеполосы пропускания в сторону нижнихчастот определяется наличием и способомвключения резисторов 3 и 8, а расширениеполосы пропускания в сторону верхнихчастот- наличием и спссобом включенияконденсаторов 2 и 5.Когда величина сопротивления резистора 8 больше величины сопротивлениярезистора 4, полоса пропускания расширена в сторону верхних частот, и привеличине сопротивления резистора 8 близкой к бесконечности АЧХ звена принимает виц близкий к АЧХ фильтра верхнихчастот второго порядка.Когда величина сопротивления резистора 8 меньше величины сопротивлениярезистора 4, полоса пропускания звенарасширена в сторону нижних частот, и при 35величине сопротивления резистора близкой к нулю АЧХ звена принимает видблизкий к АЧХ Фильтра нижних частотвторого порядка.Если резистор 8 выполнить регулируемым, то перестройку полосы пропусканияоможно осуществлять плавно, В предлагаемом устройстве возможна независимаяподстройка собственной частоты (путем 45изменения резистора 4) и добротности(путем изменения резистора 6). УровеньАЧХ можно регулировать резистором 9.Исключение влияния нагрузки на раб,.- ту и характеристики звена цостигаетсяза счет сьема выходного сигнала с выхода дополнительно введенного операционного усилителя.Схема поцсоединения дополнительнооперационного усилителя и сьем сигналяс его выхода позволяют снять ограниче 55 ние на максимальный коэффициент максимально неискаженной перецачи напряжения, зависящее от соотношения параметров элементов сЖмы, т.е. в прецлагаеИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе30 5 936 мой схеме неискаженный коэффициент передачи нагряжения можно регулировать в широких пределах, ограничиваемых только отношением максимально допусти мого напряжения на выходах операдион- Ю ных усилителей, и максимуму напряжения входного сигнала. В предложенном устройстве наиболее полно используются ли- нейные области характеристик обоих операционных усилителей, 1 ОИспользование предложенного звена при проектировании широкополосных фильтров, формирующих частотные характеристики каналов связи, вместо традиционных звеньев с меньшей полосой про пускания (т.е, алементарных ФНЧ, Пф, фВЧ) приводит к упрощению фильтров за счет уменьшения числа звеньев. Кроме того, упрощение формирующих фильтров обеспечивается за счет устранения влия ния нагрузки на характеристики звена, в результате чего развязка между звенья- . ми осуществляется без дополнительных развязывающих устройств. Широкий динамический диапазон звена обусловливается 25 возможность использования в каналах связи сигналов, характеризующихся большими напряжениями, что позволяет сократить число промежуточных усилительных устройств в каждом канале связи. 388 бконденсатор, включенный в цепи отрицательной обратной связи операцияпгого усилителя, четыре резистора, первый и вто рой из которых соединены последовательно и включены между инвертирующим входом и выходам операционного усилителя, третий резистор ощщм выводом подключен к входу звена, а также второй ксигденсатор, одним выводом подключенный к точке соединения первого и второго резистора, о г л н ч а ю щ е ес я тем,что, с целью расширения динамического диапазона и исключения влияния сопротивления нагрузки на характеристики звена, введен дополнительный операционный усилитель и резистивной отрицательной обратной связью, причем другие выводы третьего резистора и второго конденсатора подключены к точке соединения первого и второго резисторов и к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя соответственно, а четвертый резистор включен между вы,ходом операционного усилителя и инвертирующим входом дополнительного операционного усилителя.формула изобретения Звено активного КС-фильтра, содер3 жащее операционный усигытель первый 1. Калимболотский Ю, ЯКоролевЮ,В,Синтез электронных схем, Киев, фВысшдяшкола", 1979, с. 209, рис. 719.2. Авторсксе свидетельство СССРпо заявке Мг 2617117(18-09,кл. Н 03 Н 11/12, 18,05,79,