Полосовой активный rc-фильтр

 

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в устройствах частотной селекции радиоприемной аппаратуры. Цель изобретения - упрощение функциональной настройки и повышение стабильности передаточной функции. Для достижения цели в полосовой активный RC-фильтр к выходу селективного RC-усилителя 3 подключены последовательно соединенные селективный RC-усилитель 4, инвертирующий сумматор 12, содержащий операционный усилитель 13, резисторы 14 - 17. Использование вновь введенных элементов в цепях обратной связи позволяет при помощи изменения номиналов резисторов 15 и 16 регулировать АЧХ симметрично относительно средней частоты полосового фильтра. Предлагаемый фильтр обладает повышенной стабильностью частотных характеристик и для него имеется возможность неитеративной функциональной настройки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„30„„1518879 (5l) 4 Н 03 Н 1! /12

ОПИСАНИЕ ИЗОЬР !ЕИЩ!

Н AЦТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

П0 ИЗ! РЕТЕНИЯМ И 0THP!3T!4 ;!М

ПРИ ГНИ СССР! (6!) 1025009 (2!) 4315307/24-09 (22) 08.,10 87 (46) 30.!0.89 . Бюл. !! 40 (72,! В.В„!"!асленников, В.В.!!ещеряков и В„Л.спииадель (53) 621.37?.54 3,2 (088,8) (56) Авторское свидетельство ГГГР

1! 1025009, кл. Н 03 Н 11/12, 1981. (54 ) 11Ш1000ВО л АКтИВНЬ!1! RC-ФИЛЬТг (57) Изоб! тение отно-.èòñÿ к области оалиотехзнки и препиазиачен. для ис— !,оль >овация в устр-вах ч» готно," .:елекции радио приемной аппаратуры.1!ель изоб. е; ения — упрощение функциональной нас тройки и повыщеиие стаби:и— ности переда-,очной фуикци",. для lloc

7 илt. иия цели в по IocoHQH активный

R." фильтр к выходу селективного RCусилителя 3 подключены последовательно соединенные селективный БС-усилитель 4, инвертирующий сумматор !2,содержащий операционный усилитель 13,. резисторы 14 — 17. Использование вновь введенных элементов в цепях обратной связи позволяет при помощи изменения номиналов резисторов 15 и

16 регулировать АЧХ симметрично относительно средней частоты полосового фильтра. 11редлагае ый фильтр обладает повьпяенной стабильностью чаСтотных х-; и для него имеется возможность неитеративной функциональной настройки. i ип, 1 )1ЯЯ79

И обретение относится к рлдиотех— нике и предназначено для использования в устройствлх частотной селекции радиоприемной лппарлтуры.

Пель изобретения — упрощение функ— ционлльной настройки и повышение стабильности передаточной функции.

Нл чертеже приведенл принципилль— ная электрическля схема полосового активного RC-фильтра.

Полосовой активный RC ôèëüòð содержит первый 1 второй 2, третий 3, четвертый 4 селективные НС-усилители, каждый из которых включает операционный усилитель 5, резистор б,первый конденсатор 7, второй конденсатор 8, резистивный делитель 9 напряжения, первый дополнительный резистор 10, второй дополнительный резистор 11, инвертирующий сумматор !?, содержащий операционный усилитель 13, шестой дополнительный резистор 14, четвертый дополнительный резистор 15 пятый дополнительный резистор 16 и третий дополнительный резистор 17.

Полосовой активный НС-усилитель работает следующим образом.

Напряжение входного сигнала через резистивный делитель Ч первого селективного RC-усилителя 1 подается на вход этого RC-усилителя и последовательно усиливается первым 1, вторым 2, третьим 3 и четвертым 4 селективным RC-усилителями. С выхода третьего селективного RC-усилителя 3 через второй дополнительный резистор

11 усиленное и отфильтрованное напряжение входного сигнала подается на выход резистивного делителя 9 первого селективного RC-усилителя 1, а с выхода резистивного делителя

9 второго селективного БГ-усилителя

2 сигнал обрлтной связи подается через первый дополнительный резистор

10 на инвертирующий вход операционного усилителя 5 первого селективного RC-усилителя 1„ Кроме того, с выходов второго и четвертого селективных RC-усилителей 2 и 4 сигналы обратных связей усиливаются с помощью инвертирующего сумматора 12 и подаются через дополнительный резистор 17 на выход резистивного делителя 9 первого селективного RC-усилителя 1.

Использование четвертого селективного RC-усилителя 4, инвертирующего сумматора 12 и дополнительного резис— тора 17 в лелях обратной связи позлоляет при помощи изменения номинллон четвертого и пятогA дополнительных резисторов 1з и 16 регулировать ампли5 тудно-частотную характеристику симметрично относительно средней частоты полосового фильтра, а при помощи изменения номинллов резисторов, соединенных с общей шиной в резистивных делителях 9 второго и третьего селективных НС-усилителей 2 и З,настраиваются центральная частота и фазовый сдвиг на этой частоте полосового активного БС-фильтра.

Введение дополнительного инвертирующего сумматора в цепь обратной связи позволяет получить элементы (резисторы), изменение значений которых приводит к симметричному изменению ЛЧХ относительно средней члсто",ь> полосового фильтра. Это позволяет изменять ширину полос пропускания полосового фильтра по уровням — 3 дБ и 0,2 дБ, не влияя на два других па25 раметра (среднюю частоту полосового фильтра и величину фазовой характеристики на этой частоте), Действительно, допустим, что в общем случае имеется многопетлевая структура. Передаточную функцию для данной структуры можно записать так

4 Т;(Р)

T(P) — - - - - (1) (1 + Й б Д Т(Р)

k=2 ji

35 где Т; (Р) — передаточные функции звеньев;

/3„ — коэффициенты усиления по каналам обратных передач.

Определяют чувствительность Т(Р) к изменению величины /3 (одного иэ коэффициентов усиления по каналу обратной передачи). В результате

45 S> = Н вЂ” — —. Î ). (2)

1Т(Ю r Т(Р) ."в„,. (,)

Выражение = — - - можно получить =ъ < с помощью частотного преобразования

+ Фр

P --- — — — относительно 4" о средней частоты u/ из низкочастотного прототипа. Такое преобразование

55 характеризуется тем что преобраэо1 ванные функции симметричны относительно средней частоты. Последнее выражение доказывает, что изменение номиналов резисторов в инвертирующем (.) MM;I н(р(I . с x("((I (1)иГ(ьтрл с мн((Г(((от левой структур(й, Аормирун(((ем коэффициент передлчи Л., приводит к симметричному изменению АЧХ. В результате

5 удается получить неитерлтивную процедуру настройки при малом количестве подстроечных элементов из-за отсутствия взаимного влияния настраиваемых параметров.

Действительно четвертый и пятый дополнительные резисторы 15 и 16 (PI5 и P16) входят лишь в выражения для коэффициентов усиления по петле обратной передачи

1О

15 сами, имеющую значительно меньшую максимальную добротность полюсов, чем в случае аппроксимаций с некратными полюсами. Уменьшение максимальной добротности селективных RC-усилителей за счет использования аппроксимации с кратными полюсами, а также за счет охвата селективных RC-усилителей обратными связями, позволяет увеличить стабильность частотных характеристик фильтра вследствие уменьшения чувстРz = — - -- и ./

Rä R (3)

R, R (б

В выражении для параметров звеньев эти резисторы не входят, Поэтому PI5 и Р16 в соответствии с (?) симметрично настраивают АЧХ, не влияя на центральную частоту полосового фильтра, которая, в свою очередь, настраивается при подгонке резисторов в резистивных делителях селективных усилителей.

Таким образом, последовательность неитеративной настройки получается следующей. Резисторами резистивных делителей 9 напряжения второго и третьего селективных RC-усилителей 2

Ю и 3 настраиваются центральная частота и фазовый сдвиг на этой частоте поло" сового фильтра. Затем четвертым дополнительным резистором 1 S и пятым дополнительным резистором 16 настраивается З5 ширина полосы пропускания фильтра по уровням — ЗдБ и 0,2 дБ.

Использование четвертого селективного RC-усилителя 4 позволяет выбрать в качестве аппроксимирующей функции 40 фильтра аппроксимацию с кратными полювителлн(1сти к конечному коэффициенту усиления оперлпионных усилителей, что также позволяет уменьшить напряжение шума нл выходе фильтра, которое определяется чувствительностью амплитудно-частотной хлрлктеристики к коэффициенту усиления оперлционньrx усилителей, Возможность усиления сигнала обратной связи с выхода второго и четвертого селективных RC-усилителей 2 и 4 с помощью инвертирующего сумматора 12 на выход резистивного делителя (1 первого селективного RC-усилителя

1 позволяет выравнять максимальные выходные напряжения на выходе каждого селективного RC-усилителя, что предотвращает перегрузку внутренних селективных ВГ-усилителей предлагаемого полосового фильтра при заданном коэффициенте передачи фильтра в полосе пропускания и допустимом входном сигнале.

Предлагаемый полосовой активный

НГ-фильтр обладает повышенной стабипьностью частотных характеристик и для него имеется возможность неитеративной функциональной настройки.Все это позволяет снизить трудоемкость изготовления фильтра в микроэлектронном исполнении и использовать его в цепях с высокой чувствительностью в радиоприемной аппаратуре.

Формула изобретения

Полосовой активный НС--фильтр по авт.св, N 1025009, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения функциональной настройки и повышения стабильности, к выходу третьего селективного RC-усилителя подключены последовательно соединенные четвертый селективный RC-усилитель,инвертирующий сумматор, к второму входу которого подключен выход второго селективного RC-усилителя, и третий дополнительный резистор, второй вывод которого подключен к выходу резистивного делителя напряжения первого селективного RC-усилителя.