Активный рс-фильтр второго порядкаи его вариант

1 1849449 ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕН ЙЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено5.09. 78 (21) 2666479/18-09 с присоединением заявки НЙОпубликовано 23.07,81, Бюллетень,ре 27 дв делам изобретений и открытийДата опубликования описания 25.02.8(72) Автор изобретения Г. Н. Славский ическнй институт,Ленинградский ордена Ленина полите им. М. И. КалининаИзобретение относится к радиотех.нике и может использоваться в различных радиотехнических устройствах.Известен активный КС-фильтр второго порядка, содержащий операционныйч5 усилитель, неинвертирующии вход которого соединен через первый резистор с входом фильтра, второй и третий резисторы, подключенные первыми выводами к инвертирующему входу и выходу операционного усилителя соответственно, и Т-образный ВС-мост, один вывод продольного емкостного плеча которого подключен к отводу первого делителя напряжения, включенногопараллельно входу фильтра, поперечное резистивное плечо Т-образного КС-моста подключено к отводу второго делителя напряжения, включенного параллельно выходу операционного усилителя, являющегося выхо-,О дом фильтра 1. Однако известное устройство имеетнедостаточный частотный диапазон. Цель изобретения - расширение частотного диапазона.Поставленная цель достигается тем, что активный КС-фильтр второго порядка, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен через первый резистор с входом фильтра, второй и третий резисторы, подключенные первыми выводами к инвертирующему входу и выходу операционного усилителя соответственно, и Т-образный ЙС-мост, один вывод продольного емкостного плеча которого подключен к отводу первого делителя напряжения, включенного параллельно входу фильтра, поперечное реэистивное плечо Т-образного ЙС-моста подключено к отводу второго делителя напряжения, включенного параллельно выходу операционного усилителя, являющегося выхо" дом фильтра, введены два дополнитель-. ных резистора и дополнительный делитель напряжения, включенный параллельно входу фильтра, к отводу которого849449конденсаторов 5 и 6 и резистора 7,первый делитель напряжения, состоящий из резисторов 8 и 9, второй делитель напряжения, состоящий из резисторов 10 и 11, первый и второйдополнительные резисторы 2 и 13, дополнительный делйтель напряжения,состоящий из резисторов 4 и 5.Вариант активного ЙС-фильтра10 (фиг. 2) содержит операционный усилитель (ОУ) 1, первый, второй и третий резисторы 2-4, Т-образный ЙС-мост,состоящий из двух конденсаторов 5и 6 и резистора 7, первый делитель15 напряжения, состоящий из двух резисторов 8 и 9, транзистор 10, три дополнитегсьных резистора 11-13, дополнительный делитель напряжения, состоящий из резисторов 4 и 15.20 Сопротивление резистора 3 обозначено Йя; сопротивление резистора 14 -Й, сопротивление резистора 15 -Йсопротивление резистора 4 - Й; сопротивление резистора 2 - г; сопро 25 тивление резистора 12 - г сопротиврх рление резистора 11, (фиг. 1) - г; сопротивление резистора 1 О (фнг. 5 - грсопротивление резистора 11 (фиг.2)Й, сопротивление резистора 7 - гр , , 30 сопротивление резистора 9 - г; сопро"тивление резистора 8 - г, сопротивление резистора 13 - г ; емкость кон рденсаторов 5 и 6 - С.Кроме того, амплитудный корректор35 обозначен АК.Устройство работает следующим образом.Реализуемая функция в общем случаеимеет видР Р +РУ 1+1) Р -где М - плоское усиление фильтра;Гр - частота полюса;1 - добротность полюса;45а,а,.а - коэффициенты, причем подключены вторые выводы второго и третьего резисторов, при этом первый дополнительный резистор включен между неинвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной, второй допол нительный резистор включен между отводом первого делителя напряжения и выходом операционного усилителя, а другой вывод продольного емкостного плеча Т-образного ЙС-моста подключен к инвертирующему входу операционного усилителя.Для этого в вариант активного ЙС-фильтра второго порядка, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен через первый резистор с входом фильтра, вто 1- рой и третий резистор 1 р подключенные первыми выходами к инвертирующему входу и выходу операционного усилителя, и Т-образный ЙС-мост, один вывод продольного емкостного плеча ко" торого подключен к отводу первого делителя напряжения, включенного параллельно входу фильтра, прн этом выход операционного усилителя является выходом фильтра, введены транзистор, три дополнительных резистора и дополнительный делитель напряжения включенный параллельно входу фильтра к отводу которого подключены вторые выводы второго и третьего резисторов при этом первый дополнительный резистор включен между неинвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной, второй дополнительный резистор включен между отводом первого делителя напряжения и выходом операционного усилителя, третий дополнительный резистор включен между эмиттером транзистора и общей шиной, база транзистора подключена к выходу операционного усилителя, коллектор транзистора подключен к точке соединения продольного емкостного и поперечного резистивного плечей Т-образного ЙС-моста, а его поперечное резистивное плечо подключено к шине источника питания. На фиг. 1 приведена электрическая50принципиальная схема активного ЙСфильтра второго порядка; на фиг.2электрическая принципиальная схемаего варианта,55Активный ЙС-фильтр (фиг. 1) содержит операционный усилитель (ОУ) 1,первый, второй и третий резисторы 2-4,Т-образный ВС-мост, состоящий из двух о ", а=,а,О,=Х (с+-,)-сс - ; д=Р Р:й+Р ЦР 1 Ра= +ф сТ о"Гр О 4 2 о д(р цр ),р 1 р рв 1 а =ж-сс о оНадлежащим выбором соотношения коэффициентов пеРедачи с 6 рсс и Ж делио телей напряжения обеспечивается не849449 6го усилителя 1 (сверху вниз направона фиг. 1) обеспечивает сдвиг нуляо 2 О в сторону более высоких частот посравнению с частотой полюса о 2 реализуемой функции.Он же повторно используется в направлении обратной передачи с выходаоперационного усилителя 1 на его вход(снизу вверх направо) для сдвига частоты полюсами реализуемой функции всторону более низких частот по срав-.нению с частотой настройки о) РС-цепи.Делитель напряжения на резисторах 4,14 и 15 в направлении прямой переда чи (снизу вверх направо) сдвигаетОвниз по отношению ко .Он же повторно .используется в цепиобратной связи (сверху вниз направо)сдвигаЫв сторону более высоких частот по сравнению сЮДелитель напряжения на резисторах 2 и 12 служит для дозирования на-пряжений на входах операционного усилителя 1 с целью организации нуляфункции передачи. При конечном значении коэффициента передачи А= Гэтот делитель обеспечивает ноль функции передачи на конечных частотах(дробные Функции).Рассмотрим теперь назначение делителя напряжения на резисторах 1,0 и11 для фиг. 1). обходимый вид передаточной функции(т.е. заданная величина коэффициентова ). Например, для реализации дробЮЛных функций низких частот (ФНЧ-Д) ифильтра высоких частот (ФВЧ-Д), а так-же симметричного режектора режекторного фильтра (Рф) выполняется условиебаланса 2О 0 У 2+2 0 Для реализации ФНЧ, кроме того, обес- печивается и т,д. 20Величина- сдвиг частоты полюса Гр по отношению к частоте настройки Я РС-цепи задается соотношением усиления по петлям обратной связи, т.е, соотношением коэффициентов пере- э дачи 10 и р делителей напряжения. Для реализации всех перечисленных функций в схемах принципиально сохраняются все элементы делителей напряжения на резисторах 9, 8, 1315, 14 з 4 и 2, 12, (т.е. они не обрашаются в разрыв цепи или короткое замыкание), причем для реализации функций ФНЧ-Д, ФВЧ-Д,РФ,ФНЧ (имеющих а =О/ их вели-.чины удовлетворяют условия баланса. 0 При реализации полосового фильтра (Лф) выбирают соотношение А = Жо = Ю. Для ,реализации фазового контура (ФК) требуетсяд Яг+2 в в принимачь поазать, что опзависимостипределах Г 2ОЯ ий/1 наВ случае реализации ФВЧ2 +3 Ф/а% фо дф+ 2 о (1 у)/1 а"д2 Фо % 1 ЪЗ=(2222 ИЕ 02+1,Ь); Величину 1 Р/Г желательно рядка единицы (можно по тимальные значенияГР/ от свойств ОУ 1 лежат в ъЯ,Задавшись величинойходимб =фог щ епи Юр Ч та настройки Теизменна во все с%г ения н правле тель напряж9 и 13 вни сигнала х- О)случаяДелрах 8,переда езистопрямой ерационализуется схема сблизка к единице. Ввеличина близкобращается в ноль)Я)7, при реализацт ебуется положить/Г )7 1, что оченьВыходом изся схиз ма на ф схем к ну В сх 1, в ии ихо=нежел и Если реличина ргде Яъ,тоты нуля), а также переход от одного вида реализуемой функции к другому (дополнительное изменение добротности полюсов и независимое изменение частоты нуля передаточной функции) до стигается только изменением соотношения сопротивлений низкоомных резис" торов без изменения элементов частотоиэбирательной ВС-цепи. Все выше ска. злнное особенно важно с точки зрения 10 технологичности схемы, так как позволяет производить серию приборов на диапазон частот с одинаковыми частотноизбирательными цепями, которые являются наиболее громоздкой и дорогой 15 частью фильтра, а на стройку на вид заданной функции и на заданные частоты выполнять путем регулировки низкоомных цепей, которые конструктивно могут быть вынесены в отдельный суб блок управления, что особенно эффек- . тивно для микроэлектронного исполнения.В предлагаемом устройстве- возможна25 электронная перестройка частоты; схемы универсальны, так как реализуют набор функций второго порядка; схемы упрощены эа счет двойного использования делителей в цепи сигнала и обрат 30 ной связи одновременно.Формула изобретения1. Активный ВС-фильтр второго по 35 рядка, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен через первый резистор с входом фильтра второй и третий резистоЭ40 ры, подключенные первыми выводами к инвертирующему входу и выходу опера" ционного усилителя соответственно, и Т-образный КС-мост, один вывод продольного емкостного плеча которого45 подключен к отводу первого делителя напряжения, включенного параллельно входу фильтра, поперечное резистивное плечо Т-образного ВС-моста подключено к отводу второго делителя напряжения,50 включенного параллельно выходу операционного усилителя, являющегося выходом фильтра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения .частотного диапазона, введены два дополни 55 тельных резистора и дополнительныйделитель напряжения, включенный па.,раллельно входу фильтра, к отводу которого подключены вторые выводы второго и третьего резисторов, при этом первый дополнительный резистор вклю-.чен между неинвертирующим входом операционного усилителя и обшей шиной, второй дополнительный резистор включен между отводом первого делителя напряжения и выходом операционного усилителя, а другой вывод продольного емкостного плеча Т-образного ЙС-моста подключен к инвертирующему входу операционного усилителя.2, Активный ВС-фильтр второго порядка, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен через первый резистор с входом фильтра, второй и третий резисторы, подключенные первыми выходами к инвертирующему входу и выходу операционного усилителя соответственно, и Т-образный ВС-мост, один вывод продольного емкостного плеча которого подключен к отводу первого делителя напряжения, включенного параллельно входу фильтра, при этом вьход операционного усилителя является выходом фильтра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что введены транзистор, три дополнительных резистора и дополнительный делитель напряжения, включенный параллельно входу фильтра, к отводу которого подключены вторые выводы вто. рого и третьего резисторов, при этом первый дополнительный резистор включен между неинвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной, второй дополнительный резистор включен между отводом первого делителя напряжения и выходом операционного усилителя, третий дополнительный резистор включен между эмиттером транзистора и общей шиной, база транзистора подключена к выходу операционного усилителя, коллектор транзистора подключен к точке соединения продольного емкостного и поперечного резистивного плечей Т-образного ВС-мос. та, а его поперечное резистивное плечо подключено к шине источника питания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеГришин Е,В., Куфлевский Е.И.и Телик В.П. Высокоселективный фильтрнижних частот. - Сб. "Избирательныесистемы с обратной связью", Таганрог,1976, вып, 1 П, с. 171 (прототип).