Активный полосовой пьезоэлектрический фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использован в качестве фильтра основной селекции радиоприемных устройств. Фильтр (Ф) выполнен с применением двух пьезорезонаторов (ПР) (1, 2) первые выводы которых соединены с входной потенциальной клеммой фильтра, а вторые через резисторы (Р) (3, 4) - с общей шиной. В состав входит первый 1 операционный усилитель с отрицательной обратной связью (ОУОС) (5) а также второй ОУОС (6) выход которого через Р (9) подключен к инвертирующему входу первого ОУОС (5). Инвертирующие входы первого и второго ОУОС (5, 6) соединены Р (8). Инвертирующий вход второго ОУОС (6) через Р (7) соединен с общей шиной. Вторые выводы первого и второго ПР( 1, 2) соединены с инвертирующими входами второго и первого ОУОС (6, 5) соответственно. Технический результат - малый уровень шумов, высокий уровень затухания в полосе задерживания. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве устройств основной селекции радиоприемных устройств.

Известен полосовой пьезоэлектрический (см. фиг. 1), содержащий два пьезоэлектрических резонатора, первые выходы которых соединены с входной потенциальной клеммой фильтра, вторые выводы пьезорезонаторов через первый и второй резисторы соединены с общей шиной, операционный усилитель с дифференциальным входом, выход которого соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, при этом усилитель охвачен резистивной отрицательной обратной связью, инвертирующий вход операционного усилителя соединен через резистор со вторым выводом первого пьезорезонатора, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен через резистор со вторым выводом второго пьезорезонатора и одновременно через другой резистор с общей шиной. Данное устройство является наиболее близким к заявляемому и выбрано в качестве прототипа. Поскольку при использовании этого фильтра необходимо, чтобы номиналы резисторов, подключенных непосредственно к операционному усилителю, были значительно больше по сравнению с резисторами, включенными между пьезорезонаторами и общей шиной, возникают случаи (например, при работе в диапазоне частот 5-50 кГц), когда номиналы резисторов становятся настолько большими, что начинают оказывать влияние на шумы фильтра, а также уровень затухания в полосе задерживания (т. е. величина сопротивления соизмерима с величиной импеданса, определяемой величиной сопротивления и емкости вход-выход монтажной платы).

С целью получения более приемлемых шумовых характеристик и обеспечения высокого уровня затухания в полосе задерживания предлагается устройство, схема которого приведена на фиг. 2.

Данный фильтр также содержит два пьезорезонатора, первые выводы которых подключены к входной потенциальной клемме фильтра, а вторые их выводы через первый и второй резисторы соединены с общей шиной, операционный усилитель с дифференциальным входом, содержащий отрицательную резистивную обратную связь, выход которого соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, при этом дополнительно введен второй операционный усилитель с дифференциальным входом, содержащий резистивную отрицательную обратную связь, инвертирующий вход второго операционного усилителя через третий резистор соединен с общей шиной, и через четвертый резистор с инвертирующим входом первого операционного усилителя, выход второго операционного усилителя через пятый резистор соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, а вторые выводы первого и второго пьезорезонаторов подключены к неинвертирующим входам второго и первого операционных усилителей соответственно.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что вводится дополнительный операционный усилитель с отрицательной обратной связью, инвертирующий вход которого через третий резистор соединен с общей шиной и через четвертый резистор с инвертирующим входом первого операционного усилителя, а его выход через пятый резистор соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, при этом вторые выводы первого и второго пьезорезонаторов соединены с неинвертирующими входами второго и первого операционных усилителей соответственно. Поэтому данное техническое решение отвечает критерию "новизна".

При сравнении заявляемого решения с другими известными техническими решениями в науке и технике не обнаружены решения, обладающие сходными признаками. Это позволяет сделать вывод о соответствии решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 2 приведена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из первого и второго пьезорезонаторов 1 и 2, первые выводы которых соединены с входной потенциальной клеммой фильтра, а вторые выводы которых через первый 3 и второй 4 резисторы соединены с общей шиной, операционного усилителя 5, выход которого соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, второго операционного усилителя 6, инвертирующий вход которого через третий резистор 7 соединен с общей шиной и через четвертый резистор 8 соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя 5, а его выход через пятый резистор 9 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 5, причем вторые выводы первого 1 и второго 2 пьезорезонаторов соединены с неинвертирующими входами второго 6 и первого 5 операционных усилителей соответственно.

Устройство работает следующим образом. На фиг. 3 представлена схема предлагаемого устройства с обозначениями узлов и проводимостей. В соответствии с методикой, приведенной в [2], запишем матрицу проводимостей схемы (см. в конце описания).

Вычислив значения определителей Δ₁₁ и Δ₁₇ этой матрицы для передаточной функции T₁₇, получим следующее выражение: Если потребовать выполнения условий: g₁•g₃=g₂•g₄ и g₂=g₄, то выражение для передаточной функции T₁₇ преобразуется к следующему виду: В этом случае схема эквивалентна симметричной мостовой, у которой в каждой ветви включен пьезорезонатор (проводимости ₁ и Y₂), причем выбор значений резисторов R₁ - R₅ практически ничем не ограничен. Если резистор R₅ в несколько раз меньше резисторов R₁ - R₄ по номиналу, то коэффициент передачи фильтра в полосе пропускания будет определяться в основном величиной R₅. Таким образом, возможно выбирать удобные значения резисторов и тем самым реализовать в реальных конструкциях необходимый уровень затухания в полосе задерживания и малый уровень шумов.

Источники информации 1. Авторское свидетельство N 1579418 "Полосовой пьезоэлектрический фильтр" от 24.06.1988 г., авторы: Ясинский И.М., Пантюхина Э.А., Насонова Л. В.

2. Алиев В. И. К анализу цепей, содержащих идеальные операционные усилители. Радиотехника и электроника. Том XIX, N 10. Издательство "Наука", 1974 г., с. 2089-2095.

Формула изобретения

Активный полосовой пьезоэлектрический фильтр, содержащий два пьезорезонатора, первые выводы которых соединены с входной потенциальной клеммой фильтра, а вторые выводы пьезорезонаторов через первый и второй резисторы соединены с общей шиной, операционный усилитель с дифференциальным входом, содержащий резистивную отрицательную обратную связь, выход которого соединен с выходной потенциальной клеммой фильтра, отличающийся тем, что введен дополнительно второй операционный усилитель с дифференциальным входом, содержащий резистивную отрицательную обратную связь, при этом к неинвертирующему входу этого усилителя подключен второй вывод первого пьезорезонатора, а к инвертирующему входу - третий и четвертый резисторы, второй вывод третьего резистора соединен с общей шиной, а второй вывод четвертого резистора подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход второго операционного усилителя соединен через пятый резистор с инвертирующим входом первого операционного усилителя, а второй вывод второго пьезорезонатора подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4