Перестраиваемый активный rc-фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и расширение диапазона перестройки резонансной частоты при сохра1-:ении потенциалов на выходах устр-ва. Устрво содержит суммирующ1ш ус;титель 1, ff- I ЗЧ1Л5 I/Plla/ интегрирующие усилители 2 и 3, блоки с/лвига напряжения (БСМ) 4, 5 и 6, блок управления (БУ) 7 регулируемыми г-рами тока, резисторы 8-14 и конденсаторы 15 и 16. Расширение функциональных возможностей достигается путем реализации ф-ц}и 1 полосового фильтра , фильтра низких частот и фильтра высоких частот. Изменяя с помощью БУ 7 токи регулируемых г-ров тока, можно в широких пределах менять резонансную частоту перестраиваемого активного RC-фильтра. Устр-во по п. 2 ;-лы отличается выполнением БСН. Даны примеры выполнения всех блоков устрва. I з.н. ф-лы, 3 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО!.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5i)5 Н О3 И !1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 30. 03. 92. Бюл. !"- t 2 (21) 4101517/09 (22) 27,05.86 (22) С. В. Аленин, В. В. Маркин и М. Ц. Штейнберг (53) 621.372.542(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 801234, кл. Н 03 Н 7/Ol 1978. (54) ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ АКТИВНЬ1Й RCФ! Ц 1ЬТР (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и расширение диапазона перестройки резонансной частоты при сохранении потенциалов на выходах устр-ва. Устрво содержит суммирующий усилитель 1, „„SU 4 6835

HHTpгрируюшие усы ители 2 и 3, блоки сдвига напряжения (БСН) 4, 5 и 6, блок управления (БУ) 7 регулируемыми

r-рами тока, резисторы 8-14 и конденсаторы 15 и 16. Расширение функциональных воэможностей достигается путем реализации ф-цнй полосового фильтра, фильтра низких частот и фильтра высоких частот. Изменяя с помощью

БУ ? токи регулируемых г-ров тока, можно в широких пределах менять резонансную частоту перестраиваемого активного RC-фильтра. Устр-во по и. 2 ф-лы отличается выполнением БСН. Даны примеры выполнения всех блоков устрва. 1 з.и. ф-лы, 3 ил.

1436835

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в телевизионной аппаратуре для разделения компонент телевизионного сигнала, а также в устройствах частотной селекции а

Цель изобретения — расширений функциональных воэможностей и расширение диапазона перестройки резонансной 10 частоты при сохранении потенциалов иа выходах перестраиваемого активного

RC-фильтра.

На фиг. I показана принципиальная электрическая схема перестраиваемого 15 активного RC-фильтра, на фиг. 2 и 3примеры выполнения регулируемых гене" раторов тока.

Перестраиваемый активный RC*"ôèëüòp содержит суммирующий усилитель I 20 первый интегрирующий усилитель 2, второй интегрирующий усилитель 3, первый блок 4 сдвига напряжения, второй блок 5 сдвига напряжения, третий блок

6 сдвига напряжения, блок 7 управленияэ5 регулируемыми генераторами тока, первый резистор 8, второй резистор 9, третий резистор IО, четвертьп резистор

11, пятьп резистор 12, шестой резистор

13, седьмой резистор 14, первый кон 30 денсатор 15, второй конденсатор 16.

Блок 7 управления регулируемыми источниками тока содержит третий транзистор 17, четвертьп транзистор 18, пятый транзистор 19, шестой транзистор 20, седьмой транзистор 21, восьмой транзистор ?2, девятый транзистор

23, десятый транзистор 24, второй регулируемый генератор 25 тока, третий регулируемьп генератор 26 тока, 10 четвертый регулируемьп генератор 27 тока, пятый регулируемый генератор

28 тока, шестой регулируемый генератор 29 тока, седьмой регулируемый генератор 30 тока. 45

Суммирующий усилитель I содержит первый транзистор 31, одиннадцатый транзистор 32, восьмой регулируемый генератор 33 тока, девятый регулируемый генератор 34 тока, десятый регулируемый генератор 35 тока.

Интегрирующий усилитель 2 (3) содержит второй транзистор 36, двенадцатый транзистор 37, тринадцатый транзистор 38, четырнадцатый транзис- 55 тор 39,.первьп регулируемый генератор

40 тоха, одиннадцатый регулируемый генератор 41 тока, двенадцатый регулируемьпt генератор 42 тока, тринадцатый регулируемый генератор 43 тока.

Блок 4 (5, б) сдвига напряжения содержит пятнадцатый транзистор 44, шестнадцатый транзистор 45, четырнадцатый регулируемый генератор 46 тока, пятнадцатый регулируемьп генератор 47 тока.

Перестраиваемый активньп RC-фильтр работает следующим образом.

Напряжение входного сигнала поступает через первый резистор 8 и инвертируется с помощью суммирующего усилителя 1, выполненного на первом 31 и одиннадцатом 32 транзисторах, эмиттеры которых объединены и через восьмой генератор 33 тока, который задает ток в суммирующем усилителе 1, подключены к второй шине питания, а коллекторными нагрузками транзисторон 31 и

32 являются девятый 34 и десятый 35 генераторы тока соответственно. С коллектора первого транзистора 31 сигнал через первый блок 4 сдвига уровня, выполненный на составном эмиттерном повторителе на пятнадцатом 44 и шестнадцатом 45 транзисторах, четырнадцатом регулируемом генераторе 46 тока и пятнадцатом регулируемом генераторе 47 тока в их эмиттерных цепях соответственно, проходит на первьп выход ВЧ перестраиваемого активного

RC-фипьтра. Общий коэффициент усиления суммирующего усилителя 1 и первого блока 4 сдвига напряжения примерно равен отношению сопротивлений второго 9 и первого.8 резисторов. Первьв конденсатор 15, шунтирующий .второй резистор 9, улучшает частотные свойства суммирующего усилителя 1, что приводит к улучшению частотных характеристик всего перестраиваемого активного RC-фильтра. Третий резистор IÎ обеспечивает балансировку суммирующего усилителя 1.

Сигнал с первого выхода первого блока 4 сдвига напряжения через четвертый резистор 11 поступает на вход первого интегрирующего усилителя 2,,который .выполнен на двенадцатом транзисторе 37, у которого с помощью тринадцатого транзистора 38 и двенадцатого регулируемого генератора 4? тока обеспечивается отрицательная обратная связь по напряжению, уменьшающая входное сопротивление этого усилителя. Усиленный сигнал с коллекто3 !

436835 ра двенадцатого Tpatt ttt,тора 37, наи груэкой которого является одишадцлн тый регулируемый генератор 41 тока, т подается на 3MHTTt pttbtlt повторитейь иа четырнадцатом транзисторе 39

tt тринадцатом регулируемом генераторе н

43 тока, с выхода которого сигплл troступает на усилитель на втором трлн- ц зисторе 36 и первом регулируемом ге- 10 с нераторе 40 тока. Так как выходное Ф сопротивление н точке коллектора второго транзистора 36 велико (в идеале бесконечность), то он работает, как ш генератор тока на второй конденсатор >5 ч

16. Таким образом, реализуется первый,R интегратор. Коэффициент передачи па току со входа усилителя на двенадца- Р том транзисторе 37 до коллектора вто- н рого транзистора 36 меняется при иэ- 20 т менении тока регулируемых генераторов тока. Тем самым обеспечивается изме- з нение скорости заряда второго кон- м денсатора 16 изменяемым током сигна- ш ла. Напряжение сигнала, сдвинутое по 25 т о фазе на -90, с второго конденсатора к

16 снимается с помощью второго блока ш

5 сдвига напряжения и подается на т выход ПФ перестраиваемого активного с

КС-фильтра и через пятый резистор 30 т

l2 - на вход суммирующего усилителя 1.

С первого выхода второго блока 5 г сдвига напряжения через четвертый ч резистор Il сигнал поступает на вход 2 второго интегратора. 35

Усиленный сигнал пост пает на,второй конденсатор 16. Так как выходное ч сопротивление на выходе второго интегрирующего усилителя 3 велико (н идеале бесконечность), то он работает 40 р как генератор тока на второй канден- г сатор 16. Таким образом реализуется г второй интегратор. Напряжение сиг- м о нала, сдвинутое па фазе на -90, со второго конденсатора 16 снимается с 45 T помощью третьего блока б сдвига на- 41 пряжения и подается нл третий выход ц

НЧ перестраиваемога активного RC-фильтра, а через шестой резистор 13 — на е

Вход суммирующего усилителя l .. 50 р

Таким образом, с учетом инверсии фазы сигнала в суммирующем усилителе о

1 на -180 и на двух интегратораx по ю

-90 образуется фаэовьй сдвиг, ранный -360, что приводит к резонансу напряжений на некоторой частоте, т.е. ,на втором ПФ перестраивлемаго активного RC-фипьтра реализуется Функция опас овога фильтра, J!RR 1п тегрлторл, ключенных последавлтелы а, дают на ретьем выходе НЧ перестрлинлемога ктин) ого RC-ôttëüòðà функцию фильтра иэких частот, л вычитание иэ входог о сигнллл этого же сигнала, но одверженного низкочастотной фильтраии, дает на первом выходе ВЧ перетраиваемого активного RC-фильтра ункцию фильтря высоких частот.

Таким абрлзом, изменяя токи регулируемых генераторов така, можно н ираких пределах менять резонансную лстоту перестраиваемого активного

С-фильтра.

Управление регулируемыми генерлтоами тока с помощью блока 7 управленя токами регулируемых генераторов ока происходит следующим образом.

Девятый транзистор 23, шестой транистар 20, восьмой транэйстор 22 совестно с седьмым транзистором 21 и естым регулируемым генератором 29 ока образуют токовое зеркало с тоом ТА через девятый транзистор 23, естай транзистор 20 и пятый транэисор 19, величина которого задается едьмым резистором 14. Через седьмой рлнзистар 2! течет ток I, задаваемый цепью управления регулируемых енераторов тока с входа управления, ерез шестой регулируемый генератор

9 тока. Пусть через четвертый транистор 18 течет ток It.. Тогда IA

? ?с, т.е. изменяя ток Itt, нолу- .

2 аем изменение тока It. = ?о /Itr. При увеличении (уменьшении) тока I8 увеличиваются (уменьшаются) токи регулиуемых генераторов тока — дненадцатоо 42, тринадцатого 43, четырнадцатоо 46, пятого 28, шестого 29 и седього 30. При этом уменьшаются (увеличиваютсяj токи регулируемых генераоров тока первого 40, одиннадцатого второго 25, третьего 26, пятнадатого 47, четвертого 27. В данном случае токи в двух группах регулирумых генераторов тока изменяются в аэные стороны, т.е. при увеличении (уменьшении) токов н одной группе уменьшаются (увеличиваются) токи н другой группе. Это позволяет при малых изменениях управляющего ноздействия с входа управления изменять s широких пределах скорость заряда конденсаторав в первом и втором интеграторах — второго конденсатора 16. Тем самым изменяется в широких пределах

14368

R н(р) кв p + pKеR<, R

Кь p + pKi R9 114 С „R„+ К1КхR9 ко С „С с6 R„Ri

Н(р) з х кв p + pK(Rg R(4 С, R и + KiKqR Rù С ч С|з к „R(g

5 постоянная времени интеграторов, что также приводит к изменению s п1ироких пределах резонансной частоты перестраиваемого активного RC-фильтра.

Наличие в блоке 7 управления регулируемыми генераторами тока как минимум одного транзистора в диодном включении (пятый транзистор 19) увеличивает напряжение на шестом регулируемом генераторе тока 29 до напряжения, равного падению на двух р — n-переходах, что обеспечивает нормальную работу шестого регулируемого генератора

29 тока при различных схемных реализациях этого источника тока.

В схеме перестраиваемого активного RC-фильтра применена компенсация изменения напряжения между базой и змиттером транзисторов интеграторов 2п при изменении ик токов, которая работает следующим образом.

При уменьшении (увеличении) токов регулируемых генераторов тока (одиннадцатого 41) уменьшается (увеличива- 25 ется) напряжение между базой и эмиттером двенадцатого транзистора 37.

Потенциал базы этого транзистора эа вычетом падения на переходах баэаэмиттер шестнадцатого транзистора 45 30 первого 4 и второго 5 блока сдвига напряжения определяют потенциалы на первом ВЧ и втором ПФ выходах перестранваемого активного RC-фильтра соот" ветственно. Но поскольку в эмиттерные б цепи шестнадцатого транзистора 45 включен пятнадцатый регулируемый ге- . нератор 47 .тока, а ток каждого из них равен соответственно току одиннадцатого регулируемого генератора 41, то 4о падение напряжения на переходе базаэмиттер шестнадцатого транзистора 45 уменьшается (увеличивается), тем и сохраняются неизменными потенциалы соответственно на первом ВЧ и втором

ПФ выходах перестраиваемого активного RC-фильтра при электронной перестройке резонансной частоты. Стабилиза35 6 ция потеш1пала на третьем выходе НЧ перестраиваемого активного RC-фильтра обеспечиваетсн аналогично.

Кроме того, в перестраиваемом актИвном RC-фильтре обеспечивается ураннивание нагрузок регулируемых генераторов тока, что также стабилизирует потенциалы на выходах перестраиваемого активного RC-фильтра при электронной перестройке резонансной частоты.

Уравнивание нагрузок регулируемых генераторов тока происходит следующим образом.

Одиннадцатый регулируемь1й генератор 41 тока питает по одной коллектор . ной цепи двенадцатого транзистора 37, по две базовые цепи тринадцатого транзистора 38 и четырнадцатого транзистора 39. При конечном коэффициенте уси" ления по току указанных транзисторов ток базовой цепи пятнадцатого транзистора 44 необходимо удвоить за счет удвоения площади его эмиттера по сравнению с другими транзисторами, либо включить по два одинаковых транзисто.ра параллельно, а также удвоить величину тока четырнадцатого регулируемого генератора 46 тока.

Аналогично нагружаются двойным базовым током второй регулируемый генератор 25 тока и третий регулируемый генератор 26 тока путем удвоения площадей эмиттера десятого транзистора

24 и третьего транзистора 17, а также путем удвоения величины тока регулируемых генераторов тока — пятого 28 и седьмого 30.

На фиг. 2 приведен пример выполнения регулируемых генераторов 42, 43, 46 тока.На фиг. 3 приведен пример выполнения принципиальной схемы регулируемых генераторов 25, 26, 27, 40, 41, 47 тока. 1

Перестраиваемый активный RC-фильтр имеет следующие передаточные функции на трех выходах:

1ч36 где К,, К вЂ” коэффинненты передачи регулируемых усилителей в интеграторах 2, 3 соответственно. (Нумерация

5 элементов соответствует фиг, 1) .

В перестраиваемом активном RC-фильтре значительно расширяется диапазон электронной перестройки резонансной 1р частоты при сохранении потенциалов на выходах, что позволяет существенно расширить возможности применения предлагаемого перестраиваемого активного

RC-фильтра в радиоэлектронной аппара- 1r туре.

Формула изобре тения

1. Перестраиваемый. активный RC- Zp фильтр, содержащий суммирующий усилитель, первый и второй интегрирующие усилители, первый и второй резисторы, первый конденсатор, причем суммирующий усилитель содержит первый тран- 25 зистор и третий резистор, а каждый интегрирующий усилитель содержит второй транзистор, эмиттер которого соединен с общей шиной, первый регулируемый генератор тока, первый вывод ко- 30 торого соединен с первой шиной питания, а второй вывод соединен с коллектором второго транзистора, а вход управления регулируемого генератора тока является первым входом управления интегрирующего усилителя, четвертый резистор, первый вывод которого является входом интегрирующего усилителя, и второй конденсатор, первый вывод которого соединен с коллектором второго транзистора, который является выходом интегрирующего усилителя, первый вывод первого резистора является входом перестраиваемого активного RC-фильтра, а второй вывод первого резистора соединен с первыми выводами второго резистора, первого конденсатора и базой первого транзистора, являющейся входом сумиирующего усилителя, второй вывод второго ре- яп зистора соединен с вторым выводом первого конденсатора, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и расширения диапазона перестройки резонансной частоты при сохранении постоянного напряжения на выходах перестраиваемого активного RC-фильтра, а него введены первьп», второй и

835 8 третий блоки сдвига напряжения, пятый и шестой резисторы, блок управления регулируемыми генераторами тока, содержащий второй, третий, четвертый, пятый, шестой н седьмой регулируемые генераторы тока, третн, четвер гый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, де- . вятый и десятый транзисторы, седьмой резистор, коллекторы третьего и десятого транзисторов соединены с первой шиной питания, а эмиттеры соединены с первыми выводами седьмого и пятого регулируемых генераторов тока соответственно, вторые выводы которых соединены с второй шиной питания, а входы управления пятого и седьмого регулируемых генераторов тока соединены с входом управления перестраиваемого активногo RC-фильтра и с входом управления шестого регулируемого генератора тока, второй вывод которого соединен с второй шиной питания, а первый вывод соединен с базой четвертого транзистора и эмиттером седьмого транзистора, коллектор которого соединен с общей шиной, база седьмого транзистора соединена с базой девятого транзистора и эмиттером восьмого транзистора, коллектор. которого соединен с общей шиной, а база соединена с коллектором девятого транзистора и первым выводом седьмого резистора, второй вывод которого соединен с общий шиной, эмиттер девятого транзистора соединен с коллектором и базой шестого транзистора, эмиттер которого соединен с коллектором и базой пятого транзистора, эмиттер которого соединен с второй шиной питания, эмиттер шестого транзистора соединен.с эмиттером четвертого транзистора, коллектор которого соединен с базой третьего транзистора и вторым выводом

1 третьего регулируемого генератора тока, первый вывод которого соединен с первой шиной питания, а вход управле- ния соединен с входом управления второго регулируемого источника тока, второй вывод которого соединен с базой десятого транзистора и первым выводом четвертого регулируемого генератора тока, второй вывод которого соединен с второй шиной питания, в суммирующий усилитель введены восьмой, девятый и десятый управляемые генераторы тока, одиннадцатый транзистор, эмиттер которого соединен с эмиттером первого траыэистора и пеп9 143683 вым выводом восьмого регулируемого генератора тока, второй вывод которо". го соединен с второй шиной питания, коллекторы первого и одиннадцатого транзисторов соединены с вторыми выводами девятого и десятого регулируемых генераторов тока соответственно„ первые выводы которых соединены с первой шиной питания, а входы управления объединены, коллектор первого транзистора является выходом суммирующего усилителя, а база одиннадцатого транзистора соединена с первым вы"водом третьего резистора, второй вы- э5 вод которого соединен с общей шиной, входы управления второго, четвертого и пятого регулируемых генераторов тока янляются соответственно первым, вторым и третьим выходом управления 20 блока управления регулируемыми генераторами тока, s первый и второй интегрирующие усилители введены двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый транзисторы, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый управляемый генераторы тока„ эмиттеры.второго и двенадцатого транзисторов соединены с общей шиной, коллектор двенадцатого транзистора соединен с базами тринад- ЗО цатого и четырнадцатого транзисторов, коллекторы которых соединены с первой шиной питания, а эмиттеры.соединены с первыми выводами двенадцатого и тринадцатого регулируемых генераторов 35 тока сооответственно, вторые выводы которых .соединены с второй шиной питания, входы управления соединены и являются первым входом управления ии" тегрирующего усилителя, эмиттер три- 40 надцатого транзистора соединен с баФ зой двенадцатого транзистора и с sторым выводом четвертого резистора, эмиттер четырнадцатого транзистора соединен с базой второго транзистора, 45 коллектор двенадцатого транзистора соединен с вторым выводом одиннадца" того регулируемого генератора тока, первый вывод которого соединен с первой шиной питания, а вход управления 50 одиннадцатого регулируемого генерато" ра тока соединен с входом управления первого регулируемого генератора тока и является вторым входом управле" ния интегрирующего усилителя, а вто- 55 рой вьрвод второго конденсатора"« соединен с общей шиной, при этом вторые

5 j (} входы упр .пэ..эеяия тэервого и тэтор<; с интегрируюиьэк усилитепй соедииеээы с первым выходом управления блока управления генераторами тока, первые входы управления первого И второго . интегрирующих усилителей соединены с третьим выходом управления блока управления генераторами тока, выход суммирующего усилителя соединен с входом первого блока сдвига напряжения, первый выход которого соединен с вторым выводом первого конденсатора, а второй выход соединен с входом первого интегрирующего усилителя, выход которого соединен с входом второго блока сдвига напряжения, первый выход которого соединен с первым выводом пятого резистора, а второй выход соединен с входом второго интегрирувщего усилителя, выход которого соединен с входом третьего блока сдвига напряжения, первый выход которого соединен с первым выводом шестого резистора, а вторые выводы пятого и шестого резисторов соединены с входом суммирующего усилителя, а входы управления второго и третьего блока сдвига напряжения соединены с вторым выходом управлен;:ч блока управления генераторами тока, при этом первые выходы первого, второго и третьего блоков сдвига напряжения соответственно являются выходами верхних частот, полосового и нижних частот перестраиваемого активного RCФильтра.

2. RC-Фильтр по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что каждый блок сдвига напряжения выполнен на пятнадцатом и шестнадцатрм транзисторах, эмиттеры которых соединены соответственно с первыми выводами четырнадцатого и пятнадцатого управляемьэх генераторов тока, вторые выводы которых соединены с второй шиной питания, а входы управления соединены с входом управления блока сдвига напряжения. база пятнадцатого транзистора является входом, а эмиттер — вторым выходом блока сдвига напряжения, Первым выходом которого является эмиттер шестнадцатого транзистора, а коллекторы пятнадцатого и шестнадцатого транзисторов соединены с первой шиной питания.

Составитель N. Чернышев

Редактор Т. Зубкова Техред Л.Сердюкова Корректор Л. Пилипенко

Заказ 1318 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изоСретений и открытий

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

Пронэводственно-полиграфическое предприятие, г. Уагород, ул. Проектная, 4