Перестраиваемый arcs-фильтр

(юц 5 Н 03 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к раи может использоваться в частот ий инст С-фильт вязь, 198,Ы 1732434 тельных устройствах. Цель изобретения - расширение диапазона перестройки частоты и добротности полюса передаточной функции, Перестраиваемый АЯСЯ-фильтр содержит первый, второй и третий резисторы 1-3, первый операционный усилитель 4, четвертый резистор 5, первый конденсатор 6, пятый и шестой резисторы 7 и 8, первый ключ 9, второй конденсатор 10, второй операционный усилитель 11, второй ключ 12. Работа устройства основана на том, что благодаря переменной коммутации первым и вторым ключами формируется передаточная функция второго порядка, 2 ил,15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в селективных устройствах, преимущественно в микроэлектронном исполнении.Известно устройство (фильтр с переключаемыми конденсаторами), содержащее усилитель, выход которого подключен к первому неподвижному контакту первого переключателя, подвижный контакт которого подключен через резистор к входам первого и второго устройств выборки-хранения и к первым неподвижным контактам второго и третьего переключателей, второй неподвижный контакт первого переключателя подключен к неинвертирующему входу первого усилителя, выходу первого устройства выборки-хранения, второму неподвижному контакту третьего переключателя и к неинвертирующему входу второго усилителя, второй неподвижный контакт второго переключателя подключен к выходу устройства выборки - хранения, первому инвертирующему входу первого усилителя и инвертирующему входу второго усилителя, между подвижными контактами первого и второго устройств выборки-хранения включен конденсатор, второй инвертирующий вход первого усилителя подключен к входу устройства, а выходом устройства является выход второго устройства выборки-хранения или выход второго усилителя,Недостатком устройства является взаимосвязь управления добротности, масштаб-. ного коэффициента передачи и частоты полюса.Известен также полосовой фильтр с переключаемыми конденсаторами, содержащий первый конденсатор, первым выводом подключенный к выходу операционного усилителя, а вторым выводом к второму выводу четвертогО конденсатора и к первому выводу первого ключа, второй конденсатор одним выводом подключенный к общей шине, а вторым к неинвертирующему входу операционного усилителя и к первому выводу второго ключа, третий коммутируемый конденсатор и третий ключ, подключенные между общей шиной и вторыми выводами первого и второго ключей, первый вывод четвертого конденсатора подключен к входу устройства, первый резистор делителя напряжения первым выводом подключен к общей шине, а вторым к неинвертирующему входу операционного усилителя, второй резистор делителя напряжения подключен между выходом и инвертирующим входом усилителя,Недостатком устройства является взаимосвязь управления добротности и масштабного коэффициента передачи,Наиболее близким к предлагаемому устройству является схема звена перестраиваемого многопетлевого фильтра, содержащая первый, второй и третий операционные усилители, первый и второй ключи. первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой резисторы, первый и второй конденсаторы, первый резистор первым выводом подключен к входу устройства, вторым выводам подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя и к первым выводам первого конденсатора, второго и третьего резисторов, второй резистор и первый конденсатор первыми выводами подключены к выходу первого операционного усилителя и к первому выводу первого ключа. второй вывод которого подключен к первому выводу четвертого резистора, второй вывод четвертого резистора подключен к первому выводу второго конденсатора и к неинвертирующему входу третьего олерационного усилителя, второй вывод второго конденсатора подключен к выходу второго операционного усилителя, между инвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя включен пятый резистор, второй вывод третьего резистора подключен к первому выводу второго ключа, второй вывод первого ключа подключен к выходу третьего операционного усилителя и через шестой резистор к инвертирующему входу второго операционного усилителя, неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей, а также инвертирующий вход третьего операционного усилителя подключены к общей шине.Недостатком устройства являются взаимосвязь управления добротности и масштабного коэффициента передачи, большая потребляемая мощность (устройство содержит три операционных усилителя), малый диапазон перестройки частоты и добротности полюса.Целью изобретения являются расширение диапазона перестройки частоты и добротности полюса,Для достижения цели в предлагаемом перестраиваемом АЯСБ-фильтре, содержащем первый и второй операционные усилители, выход первого операционного усилителя соединен с входом первого ключа, с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, первый вывод первого. резистора является входом перестраиваемого АИСТ-фильтра, а второй вывод соединен с первыми выводами второго и третьего резисторов, выход второго операционного усилителя соединен с первым выводом вто+ с (т т) + В (1 + К) ц (Т - с) + 2 т с 2 рого конденсатора, второй вывод которогосоединен с первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен свь 1 ходом первого ключа, первый вывод пятого резистора соединен с первым выводомшестого резистора, второй ключ, причемвторой вывод первого резистора соединенс неинвертирующим входом второго опера ционного усилителя, неинвертирующийвход которого соединен с его выходом, второй вывод третьего резистора соединен собщей шиной, а второй вывод второго резистора с выходом первого операционногоусилителя и вторым выводом шестого. резистора, первый вывод которого соединен снеинвертирующим входом первого операционного усилителя, второй вывод пятогорезистора соединен с общей шиной, входвторого ключа соединен с вторым выводомчетвертого резистора, а выход соединен синвертирующим входом первого операци онного уислителя, управляющие входы первого и второго ключей являются входамидля подачи противофазных управляющихсигналов.Возможность достижения цели изобретения обусловлена следующими выводами:обеспечивается одноэлементная перестройка частоты полюса с помощью изменейия сопротивления четвертого резисторапри неизменной добротности и неизменном масштабном коэффициенте передачи;обеспечивается одноэлементная перестройкадобротности с помощью изменения сопротивления третьего резистора при неизменной частоте полюса и неизменноммасштабном коэффициенте передачи;уменьшается потребляема мощность засчет исключения одного операционногоусилителя; достигается расширение диапазона перестройки частоты и добротностиполюса за.счет отказа от управления их спомощью изменения скважности импульсов.На фиг, 1 изображена функциональнаясхема перестраиваемого АРСА-фильтра; нафиг. 2 - временная диаграмма работы ключей.Устройство содержит первый 1 и второй2 операционные усилители; первык ключ 3; 5первый конденсатрр 4; первый 5, третий 6,второй 7 резисторы; второй конденсатор 8;четвертый 9, пятый 10 и шестой 11 резисторы; второй ключ 12, распределитель 13 импульсов, тактовый генератор 14,Выход первого операционного усилителя 1 соединен с входом первого ключа 3, спервым выводом первого конденсатора 4,второй вывод которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя 1, первый вывод первого резистора 5. является входом перестраиваемого АКСЯ-фильтра, а второй вывод соединен с первыми выводами второго 7 и третьего 6 резисторов, выход второго операционного усилителя 2 соединен с первым выводом второго конденсатора 8, второй вывод которого соединен с первым выводом четвертого резистора 9, второй вывод которого соединен с выходом первого ключа 3, первый вывод пятого резистора 10 соединен с первым выводом шестого резистора 11, второй ключ 12, причем второй вывод первого резистора 5 соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя 2,инвертирующий вход которо о соединен с его выходом, второй вывод третьего резистора 6 соединен с общей шиной, а второй выводвторого резистора 7 соединен с выходом первого операционного усилителя 1 и вторым выводом шестого резистора 11, первый вывод которого соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя 1, второй вывод пятого резистора 10 соединен с общей шиной, вход второго ключа 12 соединен с вторым выводом четвертого резистора 9, а выход соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя 1, управляющие входы первого 3 и второго 12 ключей являются входами для подачи противофазных управляющих сигналов,Устройство работает следующим образом,Входной гармонический сигнал подается на вход устройства через Т-образный резистивный делитель напряжения, состоящий из первого 5, второго 7 и третьего 6 резисторов, второй операционный усилитель 2, ВСЯ-цепь, состоящую из четвертого резистора 9, первого конденсатора 4, второго конденсатора 8, первого ключа 3, второго ключа 12, первый операцион н ый усилител ь 1.В результате введения положительной обратной связи в первом операционном усилителе 1 через резистивный делитель напряжения, состоящий из резисторов пятого 10 и шестого 11, а также введения общей отрицательной обратной связи через Т-образный резистивный делитель напряжения,устройство описывается передаточной функцией где к- коэффициент передачи Т-образного резистивного делителя напряжения от вхо(р р 2 + рбр ар где орор - эМ -астота полюса;атухание полюса;коэффициент перастоте; ачи на цен альнои преобрастройства учитывая, рядом3) разложе- получаем ОСнонеусловиилегко вы 2;Н Йз)Е: 1(к) фОр ф да устройства к неинвертирующему входу второго операционного усилителя 2.К 8283/(82 ЙЗ+В 1 ВЗ+8182);ф - коэффициент передачи Т-образного резистивного делителя напряжения с выхода первого операционного усилителя 1 на неинвертирующий вход второго операционного усилителя 2,Й 183/(Й 183+Й 1 Й 2+ В 2 ЙЗ),К/Н 6,Й 182, Вз, Н 4, Вб, Й 6 сопРотивлениЯ первого 5, второго 7, третьего б, четвертого 9, пятого 10 и шестого 1 1 резисторов соответственно;т 1 =С 184 - постоянная времени, образованная первым конденсатором 4 и четвертым резистором 9;т 2 =С 2 В 4 - постоянная времени, образованная вторым конденсатором 8 и четвертым резистором 9,7 - оператор дискретного преобразования Лапласа;Т=1 Лз - период коммутации первого 3 и второго 12 ключей (1 з - частота коммутации), т- время нахождения за период первого ключа 3 в замкнутом состоянии,Передаточная функция полосового фильтра второго порядка, при частоте коммутации 1 на много выше частоты настройки ВСЯ-цепи 1 р, определяется выражением р - оператор континуальногозования Лапласа.Для определения ор и сф усделаем замену переменных Ефр,что 2,1=е р, а е р представимо2 е щ 1-рТ+.1и ограничиваясь двумя членаминия, что справедливо при , 1 р,(Р)С 1+ кварттСопоставляя (4) и 2), находимпараметры устройства при2 Т/ 7 т 1-кЧ / т 2 (Г - т)=0, котороеполняется при т =Т- т; С 1=С 2; К 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 М=В 2/В 1, Из анализа последних выражений сле-.дует, что частота и добротность полюса могут независимо друг от друга управляться изменением сопротивления К 4 четвертого резистора 9 сопротивлением Яз третьего резистора 6 соответственно.Т Т,Путем выбора, - = -2=сопзт дат - тстигается расширение диапазона перестройки частоты и добротности полюса за счет исключения влияния скважности импульсов на эти параметры.Таким образом, перестраиваемый АВСЗ-фильтр по сравнению с известным устройством имеет больший диапазон перестройки частоты и добротности полюса в 5-10 раз.Формула изобретенияь Перестраиваемый АКСЯ-фильтр, содержащий первый и второй операционные усилители, выход первого операционного усилителя соединен с входом первого ключа, с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, первый вывод первого резистора является входом перестраиваемого АБСЗ-фильтра, а второй вывод соединен с первыми выводами второго и третьего резисторов, выход второго операционного усилителя соединен с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен с первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с выходом первого ключа, первый вывод пятого резистора соединен с первым выводом шестого резистора, второй ключ, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона перестройки частоты и добротности полюса передаточной функции, второй вывод первого резистора соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с его выходом, второй вывод третьего резистора соединен с общей шиной, а второй вывод второго резистора соединен с выходом первого операционного усилителя и вторым выводом шестого резистора, первый вывод которого соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителявторой вывод пятого резистора соединен с общей шиной, вход второго ключа соединен с вторым выводом четвертого резистора, а выход соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, управляющие входы первого и второго ключей являются входами для подачи противофазных управляющих сигналов1732434 Составитель Ю.ИвановРедактор Г.Гербер Техред М.Моргентал Корректор Р.Петров издательский комбинат "Патент", г. У П роизводс д, ул.Гагарина, 1 аказ 1588 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж, Подписноеретениям и открытиям при ГКНТ ССшская наб., 4/5