Перестраиваемый активный rc-фильтр
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в частотно-избирательных устройствах. Целью изобретения является повышение крутизны спада амплитудно-частотной характеристики. Перестраиваемый активный RC-фильтр (АФ) содержит источник 1 тока, управляемый током, резисторы 2 и 3, конденсаторы 4 и 5, регулируемое фазосдвигающее звено 6, содержащее усилитель 7 тока, конденсаторы 8 и 11, резисторы 9 и 10, переменные резисторы 12 и 13. За счет изменения параметров регулируемого фазосдвигающего звена 6 происходит образование дополнительных нулей и полюсов передаточной функции, изменение положения которых приводит к изменению частоты среза и ее крутизны. В случае использования устройства, имеющего АЧХ пятого порядка, на выходе АФ установлен преобразователь тока в напряжение для осуществления снятия выходного сигнала по напряжению. Перестраиваемые активные RC-фильтры легко каскадируются для получения АЧХ высоких порядков подключением выхода предыдущего к входу последующего. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
РЕСПУБЛИК .
09 (ll) (5l)5 Н 03 Н. l l/12
К(Ц/Щ 41ЕИТ®БИБД1И
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4343188/24-09 (22) 30,10.87 (46) 07.06.90. Бюл. В 21 (71) Минский радиотехнический институт (72) А.Е.Курочкин (53) 62! .372.54(088.8) (56) Знаменский А.Е., Теплюк И,Н, . Активные RC-фильтры, — И.: Связь, с. 91, рис. 3, ба. (54) ПЕРВСТРАИВАВМЫЙ АКТИВНЫЙ
КС-ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в частотно-избирательных устройствах. Целью изобретения является повышение крутизны спада амплитудно-частотной характеристики. Перестраиваемый активный RC-фильтр (АФ) содержит источник 1 тока, управляемый током, 1ь
2 резисторы 2 и 3, конденсаторы 4 и 5, регулируемое фазосдвигающее звено б, содержащее усилитель 7 тока, конденсаторы 8 и 11, резисторы 9 и 10, переменные резисторы 12 и 13. 3а счет изменения параметров регулируемого фазосдвигающего звена б происходит образование дополнительных нулей иполюсов передаточной функции, изменение положения которых приводит к изменению частоты среза и ее крутизны. В случае использования устройства, имеющего
АЧХ пятого порядка, на выходе АФ установлен преобразователь тока в напряжение для осуществления снятия выходного сигнала по напряжению. ПерестраЯ иваемые активные KC-фильтры легко каскадируются для получения АЧХ высоких порядков подключением выхода предыдущего к входу последующего.
1 з.п. ф-лы, 3 ил.
2 Ю 4 .
1569952 4
Изобретение относится к радиоэлек- Перестраиваемый активный КС-фильтр тронике н может быть. использовано в . содержит источник l тока, управляе1 (частотно-избирательных устройствах. мый. током, первый 2 и второй 3 резисЦель изобретения - повваиение кру торы, первый 4 и второй 5 конценсато< тизны спада амплитудно-частотной ха- ры, регулируемое фазосдвигающее зверактеристики. но 6, содержащее усилитель 7 тока, третий конденсатор 8, третий 9 и четНа фиг.l приведена принципиальная вертый 10 резисторы, четвертый конэлектрическая схема перестраиваемого lð денсатор ll, первый 12 и второй 13 активного RC-фильтра: иа фиг.2 — амп- переменные резисторы, литудно-частотные характеристики Перестраиваемый активный RC-фильтр (АЧХ) при различных положениях пере- работает следующим образом, :менных резисторов; на фиг.3 — фильтр, Передаточная функция устройства имеющий АЧХ пятого порядка. 15 описывается выражением т(р) Ra )(,гщ ) +,с р) „
Ц(1+рК,С„„, +р ) (К,+К„„+ „К,„„„) К,=К (К„(К). (3) Как видно из (3) /25 т(р) - †Т(р=О) где
Т(р)- — „ рЗ
Приравнивая выражение (9) к единице, .получим выражение для частоты
45 среза (10) Приближенные выражения Я для и
5п G, можно получить из (5) г
2((, +3 с фнг ) 55 1 1р (12) 1 (8) 1
6---к — —"
" ) (г (13) P P где Я - текущая частота, где К вЂ” коэффициент передачи по току источника 1 тока; л ° (АР- R9Càl (.„„ R юС1 R(ó Re;
c< c > (= С, Ка=С К °
Рассмотрим два случая: R и. R13 1 и Rtэ К,, =R (при%ем КйаРК и Rona),ъ> Кв °
При - R, Кщ=О as (1) получают т(р) - ", (2)
p (. +p c (3 — — . )+1
1+р „г
Как показывает анализ, знаменатель выражения 5 имеет один действитель ный корень и два комплексно-сопряженных корня, причем действительный корень лежит далеко от мнимой оси, что позволяет пренебречь им при анализе . работы устройства в пределах полосы пропускания.
Обозначают
Я + (3, а;. (6) (7)
При таком расположении полюсов и . нуля можно записать выражение для АЧХ устройства в виде
/т(р)/= — г — °
Ю (У + 0
Ro
К =К вЂ” (4)
XO R1o т.е. при R9>7R„sas eaae Kz)71.
Таким образом, устройство позволяет иметь значения коэффициента передачи
3О по току К 1 1 °
Будем рассматривать Т(р), нормированную по уровню:.
+р („+(. (3-К )1+1
С учетом (6) и (7) можно записать/г(р)/ - —, . (9) 1560952 лл л2 л2 лг
2инр Кц+7r +6 Кх -а К с с2+ Зс 5
При С „, >11 можно записать прибли-: женное выражение
Яп 0,47 -¹ (15) дат
<,) . — (а>
К
2л2 л(3 К Ц РАИФ ) и 1+P I pxIg
Выражение Т(р), нормированное относительно Т(РО),,можно записать в сле10 дующем виде:
/ тТо) щх х Р- . (! 7) Р, +Рг А„, (З-К, ))+Р(3",+ „)+1. (19) 2 +7Г (3-К р а ь „+Р p! " дйф то н пределах полосы пропускания Т(р) фактически описывает фильтр третьего порядка с заданным значением. 30
Таким образом, за счет изменения параметров регулируемого фазосдвигаю-, щего звена 6 происходит образование дополнительных нулей и полюсов передаточной функции, изменение положения которых приводит к изменению частоты среза и ее крутизны, что видно иэ выражений (14) и (19), На фиг.2 приведены зависимости, рассчитанные по выражениям (5) н (!7) 40 для о =1, М =3 дБ при различных значениях R, =В,г, Из зависимостей видно, что дальнейшее уменьшение с » нецелесообразно, так как оно связано с ростом дополнительной неравномерности 45
АЧХ (кривая III) . При с „,р =2 составляет 4,5 дБ на частоте Q =0,57, значение Ис vnox при этом равно 1, 73 °
К <„=2,8. При с, „=4 значение я „составляет 0,42 (кривая I), при этом
К и =2,8, Дальнейшее повьппение значения 2 „, как показал анализ, ведет к
ИНт неопределенному росту К,, необходимого для поддержания заданного значения М, а следовательно, и к росту общего К . При необходимости можно ввести дополнительную регулировку К, за счет изменения соотношения резисторов К и R< и стабилизировать обТогда выражение для я имеет вид
Выражение (17) имеет расположение
IIoJll0coB H нУлЯ, IIPHRBM HQJlb Gg. PBc положен далеко от мнимой оси, что позволяет пренебречь им при расчетах в пределах полосы пропускания, Выражение для АЧХ имеет вид
6 а
/T(p)/- — — — — — — (18) 2+ г б
При К„*К * В„„„выражение для Т(р) имеет вид
Выражение для Q имеет вид
Так как выражение 17 в пределах полосы пропускания можно записать в виде +р(3;+Г,„+i ("> ! щий коэффициент передачи К . При этом пределы регулирования частоты среза могут быть значительно расширены, В данном случае изменение часРеза Юс к/(Дс „„=1,73/0 42 ъ
4,1 раза ° Если в процессе регулирования Я не изменять значения К, а следовательно, и общий К> то процесс сопровождается изменением ь(. Причем существует оптимальное значение
Л Ап<, при котором частота Я максимальна,Я ;„ ограничивается уменьшением крутизны спада АЧХ, поскольку из-sa снижения Ы уменьшение крутизны спада зависит от „ в большей степени (происходит более быстрое превРащение комплексно-сопряженных полюсов в действительные что видно из .выражеA ния (3), которое при и „„ » 1 фактически описывает передаточную функцию пассивного RC-фильтра второго порядка).
При К =2,23, что соответствует G3
=1,18, Ы =3 К,п =R, =R /2, получены следующие значения Я и oL I при с „н
4 (К =йм=0) дскб „=0,42 и и(, = 3 дБ, л при д <р саг=8 (R» =R «=R „„) Q) „ ,1,28 и оС=? дБ. При изменении Я,от
0,42 до 1,28 значение ot, не превышает 5 дБ дополнительная неравномерность пс при этом не превьппает 3 дБ, При перестройке АФ изменяется крутизна спада АЧХ, что видно из выраже1569952 ниЪ (3).к (-!6), так как порядок АФ
s районе Ц и :пределе стремится либо к п=.1: (-6 дБ/октаву), либо к и 3 — — . (-18 дЯоктаву). Однако, так как реальный диапазон перестройки далеко не достигает возможных значений из-за рЬста К,о и появления дополнительной неравномерности АЧХ.
На выходе Фильтра (фиг.З), ииеюще- ){) гЬ АЧХ пятого порядка, установлен преобразователь 14 тока в напряжение, для осуществления снятия выходного снгнала по напряжению, Иерестраивае е активные КС-фильтры легко каскадируются для получения АЧХ высоких пОрядков простым подключением выхода к входу последующего каскада. формула изобретения 20
1. Перестраиваемый активный RCФИльтр, содержащий последовательно соединенные ис точ ник тока, уп р авля емый током, первый и второй резисторы, вход источника тока, управляемого то- 25 ком, является входом перестраиваемого активного RC-фильтра, первый вывод первого резистора через первый конденсатор соединен с общей шиной, а второй вывод первого резистора соединен с первым выводом второго конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повьппения крутизны спа. да амппитудно-частотной характеристики, введено регулируемое Фаэосдвигающее звено, выход которого соепинен с входом источника тока, управляемого током, а вход регулируемого фаэосдвигающего звена соединен с вторым выводом второго конденсатора, 2, Активный ЯС-фильтр по п, 1, отличающийся тем, что регулируемое Фазосдвигающее звено выполнено в виде последовательно соединенных усилителя тока, третьего конденсатора и третьего резистора, выход усилителя тока соединен через четвертый резистор с общей шиной, а второй вывод третьего конденсатора через последовательно соединенные первгй и второй переменные резисторы и четвертый конденсатор соединен с общей шиной, а точка соединения первого и второго переменного резисторов соединена с выходом усилителя тока.
1569952
Составитель Ю.Черньппов
Редактор О Головая Техред g,дидык . Корректор Т.Палий
Заказ 1456 Тирах б55 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
