Активный rc - фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в селективных радиоэлектронных устройствах . Целью изобретения является расширение частотного диапазона. Активный RC-фильтр содержит последовательно соединенные первый сумматор, первый интегратор, второй интегратор, первый аттенюатор и второй сумматор, выход первого сумматора соединен с вторым неинвертирующим входом второго сумматора через второй аттенюатор, выход второго интегратора через третий аттенюатор подключен к первому инвертирующему входу первого сумматора, выход первого интегратора через четвертый аттенюатор подключен к инвертирующему входу второго сумматора. Расширение частотного диапазона достигается включением между выходом первого сумматора и его вторым инвертирующим входом корректирующего элемента с передаточной функцией апериодического звена первого разряда, а также включением между выходом первого интегратора и вторым инвертирующим входом первого сумматора последовательно соединенных корректирующего элемента с передаточной функцией апериодического звена первого порядка и пятого аттенюатора. 1 з.п, ф-лы, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 Н 11/12 зсурщр,и

13„" и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3720941/24-09 (22) 04,04,84 (46) 15,03.88. Бюл. NP 10 (71) Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова (72) Ю.И.Иванов, С.Г.Крутчинский и В.В.Черников (53) 621.372.543 (088.8) (56) Патент Японии У 56-51695, кл. Н 03 Н 11/04, опублик. 1982. (57) Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в селективных радиоэлектронных устройствах. Целью изобретения является расширение частотного диапазона, Активный RC-фильтр содержит последовательно соединенные первый сумматор, первый интегратор, второй интегратор, первый аттенюатор и второй сумматор, выход первого суммато. SU„„1381689 А1 ра соединен с вторым неинвертирующим входом второго сумматора через второй аттенюатор, выход второго интегратора через третий аттенюатор подключен к первому инвертирующему входу первого сумматора, выход первого интегратора через четвертый аттенюатор подключен к инвертирующему входу второго сумматора. Расширение частотного диапазона достигается включением между выходом первого сумматора и его вторым инвертирующим входом корректирующего элемента с передаточной функцией апериодического звена первого разряда, а также включением между выходом первого интегратора и вторым инвертирующим входом первого сумматора последовательно соединенных корректирующего элемента с передаточной функцией апериодического звена первого порядка и пятого аттенюатора. 1 э,п. ф-лы, 1 ил.

1381689

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в селективных радиоэлектронных устройствах, Целью изобретения является расширение частотного диапазона и унификация путем воэможности использования интегральных операционных усилителей одинакового быстродействия.

На чертеже представлена структурная схема активного RC-фильтра.

Активный RC-фильтр содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, первый интегратор 2, второй интегратор 3, первый аттенюатор 4 и 15 второй < умматор 5, выход первого сумматора 1 соединен с вторым неинвертирующим входом второго сумматора 5 через второй аттенюатор 6, выход второго интегратора 3 через третий ат- 20 тенюатор 7 подключен к первому инвертирующему входу первого сумматора

1, выход первого интегратора 2 через четвертый аттенюатор 8 подключен к инвертирующему входу второго суммато25 ра 5, между выходом первого сумматора 1 и его вторым инвертирующим входом включен корректирующий элемент

9 с передаточной функцией апериодического звена первого порядка, а между выходом первого интегратора 2 и вторым неинвертирующим входом первого сумматора 1 включены последовательно соединенные корректирующий элемент 10 с передаточной функцией апериодического звена первого порядка и пятый аттенюатор 11.

Активный RC-фильтр работает следующим образом °

Входной гармонический сигнал пос- 40 тупает на второй сумматор 5 через первый сумматор 1, первый интегратор

2, второй интегратор 3, а также через аттенюаторы 4, 6, 8 соответственно, при этом первый суммато1 1 охва- 45 чен отрицательной частотно-зависимой обратной связью через корректирующий элемент 9, первый сумматор 1 и первый интегратор 2 охвачены положительной частнотно-зависимой связью через 50 корректирующий элемент 10 и аттенюатор 11, сумматор 1, первый и второй интеграторы 2, 3 охвачены частотнонезависимой обратной связью через аттенюатор

При этом активный RC-фильтр имеет передаточную функцию второго порядка общего нида шн +срс1 о Уо +d < о

V + рd >f +" i г(р)=г где 1;„ — коэффициент передачи на большой частоте; частота нуля; частота полюса; затухание полюса; затухание нуля; коэффициенты передачи аттенюаторов 6, 8, 4.

При условии, что коэффициент передачи усилителей равен бесконечности, частота и затухание полюса определяются по формулам " о

Яр

dp

do

m,c>d (2) постоянная времени первого интегратора ?; постоянная времени второго интегратора 3; коэффициент передачи аттенюатора 11; коэффициент передачи аттенюатора 7; коэффициент передачи фильтра на частоте полюса. где ь, К

Оценкой влияния активных элементов на ы и d может служить относительно изменение этих параметров идеализированного звена.

С учетом конечности усиления операционных усилителей и с учетом внешних корректирующих цепей передаДля получения желаемой амплитуд»о-частотной характеристики универсального RC-фильтра второго порядка (т.е ° конструкции полинома числителя) необходимо соответствующим образом подобрать коэффициенты передачи аттенюаторов 6, 8, 4.

В общем случае коэффициенты пере( даточной функции звена и, следовательно, его основные параметры: частота нуля И и частота полюса со, их затухания d, и d, а также нормирующий множитель Г, являющийся коэффициентом передачи на большой частоте, зависят не только от резистивных и емкостных элементов схемы, но и от параметров операционных усилителей.

1381689

I1 - -p, и — площадь усиления опеГ f) рационного усилителя;

5

Я = — — — граничная частота по уровню 3 дБ (tl

pi (p)

+ р с

П (4) (д + ) С учетом (4) частота и затухание полюса активного RC-фильтра определяется по следующим формулам

in коэффициент усиления на постоянном токе; где

Я= К (Г 7 1+ + ----f---.— К(1+ K+ K ) (1+ K+ K )

1 1 1 1 1 1 о о

1 1 1

1 (1+К+К ) К + - -- (1+ 0L,) (1+К+К )Х ) 4

П 6. П2 (5) 1 1 1 — --- ° --- К (1+K+K ) (1+el)+ —— С П о с

1 5

d ь К(1+К +К) Р (1+ ) п2 ъ к (1+ко+к) 1 р р 1

I + + °

;,к к п, кс, П, (1+к.+к)х (6) П3(1+К +К)К П4К коэффициент передачи активного корректирующего элеI мента 10 на нулевой часто 25 те коэффициент передачи активного корректирующего эле- мента 9 на нулевой частоте; площадь усиления первого сумматора 1; площадь усиления усилителя корректирующего .элемента

101 где

П, П

dp

К+ К вЂ” -- — + 2 к

oL =Ы вЂ” К К + а, к

П 3 площадь уси е я уси "теля 35 первого интегратора 2;

П вЂ” площадь усиления усилителя

4 второго интегратора 3;

П вЂ” площадь усиления усилителя

5 корректирующего элемента 9. 40

Относительные изменения частоты и затухания полюса из (2), (3) и (4), (6) равны (8) 45

50 (7)

55 точная функция операционного усилителя определяется следующим отношением

Ь 1 1, Гт;2 -Ю (2 И < чк м, Б, И

) - - - d (1+К+К )

- --- - d (1+(,)+ d

И Q

II< - и, Р и (1. )4, Яр и2 и g (1„) ", Q(1+„+К)+ а и, и, 1 1

+ — -gQ(— + ) + "„

1+8

+ °

Как видно иэ предыдущих соотношений, специальным выбором oL, и Ф обеспечивается существенное уменьшение влияния инерционности операционных усилителей.

Так, при П =П =П 3 =П =П5 (т.е. при однотипных усилителях в схеме) находим условия при которых относительные изменения частоты и затухания полюса равны нулю, что улучшает частотные характеристики схемы на порядок. Условие равенства площадей при этом не обязательно, так как (7) справедливо и при не равных площадях, а достигается соответствующим выбором М, и 2

Формула из обре те ния

1. Активный КС-фильтр, содержащий первый сумматор, выход которого через последовательно соединенные первый и второй интеграторы и первый аттенюатор подключен к первому неинвертирующему входу второго сумматора, а через второй аттенюатор подключен к второму неинвертирующему входу второго сумматора, выход второго

1381689 интегратора через третий аттенюатор подключен к первому пнвертирующсму цией апериодического звена первого порядка.

Составитель В,Цыганков

Корректор В.Бутяга

Редактор О.Спесивых Техред И.Ходанич

Заказ 1193/54 Тираж 928 Подписное

ВП11ИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производс-.венно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектная, 4 входу первого сумматора, выход первого интегратора через четвертыи

5 аттенюатор подключен к инвертпрующему входу второго сумматора, пятый аттенюатор подключе к второму неинвертирующему входу первого сумматора, причем первый цепнвертирующпй вх< д 10 первого cóìè÷òîðà является входом, а выход второго сумматора выходом устройства, о т л ц ч а ю шийся тем, что, с целт.ю расширения частотного диапазона, между выходом первого сумматора и его вторым инвертирующим входом, а гак-,;е между Bblxo дом первого интегратора и входом пятого аттенюатора включены корректирующие ле..fpktTLI с и< ре: аточной функ2, Устройство по п.1, о т л и чающее с я тем, что, с целью унификации путем обеспечения возможности использования интегральных операционных усилителей одинакового быстродействия, каждый коррвктирующий элемент выполнен на основе интегрального операционного усилителя, неинвертирующий вход которого является входом, а выход — выходом корректирующего элемента, между неинвертирующим входом и выходом операционного усилителя включен резистивный делитель, средний вывод которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя.