Двухполосный активный пьезоэлектрический фильтр

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве фильтра основной селекции в профессиональных радиоприемных устройствах, а также в измерительной технике. Двухполосный активный пьезоэлектрический фильтр содержит сумматор 1 с двумя входами и двумя выходами, выполненный на двух операционных усилителях 2, 3 с отрицательными обратными связями. Первый вход сумматора 1 через первый и пятый пьезорезонаторы 12, 13 соединен с входной потенциальной клеммой фильтра. Второй вход сумматора 1 через второй и шестой пьезорезонаторы 15, 16 соединен также с входной потенциальной клеммой фильтра. К первому выходу сумматора 1 подключены третий и седьмой пьезорезонаторы 18, 21, вторые выводы которых соединены соответственно через двенадцатый и четырнадцатый резисторы 2026 с первой и второй выходными потенциальными клеммами фильтра. Ко второму выходу сумматора 1 подключены четвертый и восьмой пьезорезонаторы 24, 27, вторые выводы которых соответственно через четырнадцатый и восемнадцатый резисторы 26, 29 соединены потенциальными клеммами фильтра. Если выбрать частоты первого и третьего пьезорезонаторов 12, 18 равными частоте f₁, частоты второго и четвертого пьезорезонаторов 15, 24 равными f₂, пятого и седьмого пьезорезонаторов 13, 21 равными f₃, а шестого и восьмого пьезорезонаторов 16, 27 равными f₄, то на первом выходе фильтра формируется АЧХ с полосой ΔF₁=f₂-f₁, а на втором выходе фильтра - АЧХ с полосой f₄-f₃. Технический результат: повышение экономичности. 1 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве фильтра основной селекции в профессиональных радиоприемных устройствах, а также в измерительной технике.

Известен активный полосовой пьезоэлектрический фильтр, содержащий сумматор с двумя входами и двумя выходами, выполненный на двух операционных усилителях с отрицательными обратными связями, к инвертирующему входу каждого из операционных усилителей подключены первый и второй резисторы, вторые выводы которых соединены с общей шиной, инвертирующий вход первого операционного усилителя через третий резистор и неинвертирующий вход второго операционного усилителя через четвертый резистор соединен с первым входом сумматора соответственно, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через пятый резистор и инвертирующий вход второго операционного усилителя через шестой резистор подключены ко второму входу сумматора, неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителен через седьмой и восьмой резисторы соответственно соединены с общей шиной, при этом выходы первого и второго операционных усилителей являются первым и вторым выходом сумматора, первый вход сумматора через первый пьезорезонатор соединен с входной потенциальной клеммой фильтра и через девятый резистор с общей шиной, второй вход сумматора через второй пьезорезонатор соединен также с входной потенциальной клеммой фильтра и через десятый резистор - с общей шиной, к первому выходу сумматора подключен третий пьезорезонатор. второй вывод которого соединен через одиннадцатый резистор с общей шиной и через двенадцатый резистор подключен к первой выходной потенциальной клемме фильтра, ко второму выходу сумматора подключены четвертый пьезорезонатор, второй вывод которого через тринадцатый резистор соединен с общей шиной и через четырнадцатый резистор соединен также с первой выходной потенциальной клеммой фильтра.

Схема этого фильтра является наиболее близкой к заявляемому устройству и выбрана в качестве прототипа.

Данное устройство представляет собой двухзвенный фильтр и реализует одну полосу пропускания.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей данного устройства, а именно реализация фильтра с двумя разнесенными по частоте полосами пропускания, получающимися на первом и втором выходах фильтра.

Поставленная задача решается тем, что в фильтр, содержащий сумматор с двумя входами и двумя выходами, выполненный на двух операционных усилителях с отрицательными обратными связями, к инвертирующему входу каждого из операционных усилителей подключены первый и второй резисторы, вторые выводы которых соединены с общей шиной, инвертирующий вход первого операционного усилителя через третий резистор и неинвертирующий вход второго операционного усилителя через четвертый резистор соединены с первым входом сумматора соответственно, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через пятый резистор и инвертирующий вход второго операционного усилителя через шестой резистор подключены ко второму входу сумматора, неинвертируюшие входы первого и второго операционных усилителей через седьмой и восьмой резисторы соответственно соединены с общей шиной, при этом выходы первого и второго операционных усилителей являются первым и вторым выходом сумматора, первый вход сумматора через первый пьезорезонатор соединен с входной потенциальной клеммой фильтра и через девятый резистор с общей шиной, второй вход сумматора через второй пьезорезонатор соединен также с входной потенциальной клеммой фильтра и через десятый резистор - с общей шиной, к первому выходу сумматора подключен третий пьезорезонатор, второй вывод которого соединен через одиннадцатый резистор с общей шиной и через двенадцатый резистор подключен к первой выходной потенциальной клемме фильтра, ко второму выходу сумматора подключены четвертый пьезорезонатор, второй вывод которого через тринадцатый резистор соединен с общей шиной и через четырнадцатый резистор соединен также с первой выходной потенциальной клеммой фильтра, дополнительно вводится пятый, шестой, седьмой и восьмой пьезорезонаторы и пятнадцатый, шестнадцатый, семнадцатый и восемнадцатый резисторы, при этом пятый пьезорезонатор подключен параллельно первому пьезорезонатору, шестой пьезорезонатор подключен параллельно второму пьезорезонатору, седьмой пьезорезонатор первым выводом подключен к первому выходу сумматора, вторым выводом через пятнадцатый резистор соединен с общей шиной и через шестнадцатый резистор соединен со второй выходной потенциальной клеммой фильтра, восьмой пьезорезонатор первым выводом подключен ко второму выходу сумматора, а вторым выводом через семнадцатый резистор соединен с общей шиной и через восемнадцатый резистор подключен ко второй выходной потенциальной клемме фильтра.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в него дополнительно введены пятый, шестой, седьмой и восьмой пьезорезонаторы и пятнадцатый, шестнадцатый, семнадцатый и восемнадцатый резисторы, при этом пятый пьезорезонатор подключен параллельно первому пьезорезонатору, шестой пьезорезонатор подключен параллельно второму пьезорсэонатору, седьмой, пьезорезонатор первым выводом подключен к первому выходу сумматора, вторым выводом через пятнадцатый резистор соединен с общей шиной и через шестнадцатый резистор соединен со второй выходной потенциальной клеммой фильтра, восьмой пьезорезонатор первым выводом подключен ко второму выходу сумматора, а вторым выводом через семнадцатый резистор соединен с общей шиной и через восемнадцатый резистор подключен ко второй выходной потенциальной клемме фильтра.

Поэтому данное техническое решение отвечает критерию "новизна".

При сравнении заявляемого технического решения с другими известными техническими решениями в науке и технике не обнаружены решения, обладающие сходными признаками.

На чертеже приведена схема заявляемого устройства. Устройство состоит из сумматора 1, имеющего два входа и два выхода, который содержит первый и второй операционные усилители 2, 3 с отрицательными обратными связями, инвертирующие входы операционных усилителей через первый резистор 4 и второй резистор 5 соединены с общей шиной, инвертирующий вход первого операционного усилителя через третий резистор 6 и неинвертирующий вход второго операционного усилителя через четвертый резистор 7 подключены к первому входу сумматора, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через пятый резистор 8 и инвертирующий вход второго операционного усилителя через шестой резистор 9 подключены ко второму входу сумматора, неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей через седьмой резистор 10 и через восьмой резистор 11 соединены с общей шиной, первый вход сумматора через первый пьезорезонатор 12 и пятый пьезорезонатор 13 соединен с входной потенциальной клеммой фильтра и через девятый резистор 14 - с общей шиной, второй вход сумматора через второй пьезорезонатор 15 и шестой пьезорезонатор 16 соединен с входной потенциальной клеммой фильтра и через десятый резистор 17 - с общей шиной, к выходу первого операционного усилителя, являющемуся первым выходом сумматора, подключены третий пьезорезонатор 18, соединенный с общей шиной через одиннадцатый резистор 19 и через двенадцатый резистор 20 - с первой выходной потенциальной клеммой фильтра, и седьмой пьезорезонатор 21, соединенный через пятнадцатый резистор 22 с общей шиной и через шестнадцатый резистор 23 со второй выходной потенциальной клеммой фильтра, ко второму выходу сумматора подключены четвертый пьезорезонатор 24, соединенный с общей шиной через тринадцатый резистор 25, и с первой выходной потенциальной клеммой фильтра через четырнадцатый резистор 26, и восьмой пьезорезонатор 27, соединенный через семнадцатый резистор 28 с общей шиной и через восемнадцатый резистор 29 со второй выходной потенциальной клеммой фильтра.

Фильтр работает следующем образом.

Если выбрать частоты первого и третьего пьезорезонаторов равными частоте f₁, частоты второго и четвертого пьезорезонаторов равными f₂, пятого и седьмого равными f₃, а шестого и восьмого равными f₄, то на первом выходе сумматора сформируется амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), имеющая две полосы пропускания ΔF₁= f₂-f₁ и ΔF₂=f₄-f₃. На втором выходе сумматора точно так же АЧХ, но отличающаяся по фазе на 180^o. Подключение третьего и четвертого пьезорезонаторов к выходам сумматора, к первому выходу фильтра в соответствии со схемой, приведенной на фиг.1, позволяет образовать второе звено фильтра с полосой пропускания ΔF₁=f₂-f₁, а подключением шестого и седьмого пьезорезонаторов к первому и второму выходу сумматора и второму выходу фильтра позволяет реализовать АЧХ фильтра с полосой пропускания ΔF₂= f₄-f₃. Соответствие приведенной схемы фильтра каждому включению двух симметричных мостовых фильтра показано в [1]. В результате на входе 1 схемы формируется характеристика фильтра с полосой ΔF₁=f₂-f₁, а на выходе 2 - характеристика с полосой пропускания ΔF₂=f₄-f₃. По сравнению с известными решениями, когда две полосы пропускания формируются двумя отдельными фильтрами, включенными по входу параллельно, данная схема является более экономичной, поскольку содержит вдвое меньшее число операционных усилителей и резисторов, подключенных к ним.

Работа устройства была проверена экспериментально, при этом получены приемлемые для практических целей результаты.

Источники информации 1. Патент RU 2033688. "Активный полосовой пьезоэлектрический фильтр". А. И. Карепанов, И.М. Ясинский.

Формула изобретения

Двухполосный активный пьезоэлектрический фильтр, содержащий сумматор с двумя входами и двумя выходами, выполненный на двух операционных усилителях с отрицательными обратными связями, к инвертирующему входу каждого из операционных усилителей подключены первый и второй резисторы, вторые выводы которых соединены с общей шиной, инвертирующий вход первого операционного усилителя через третий резистор и неинвертирующий вход второго операционного усилителя через четвертый резистор соединен с первым входом сумматора соответственно, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через пятый резистор и инвертирующий вход второго операционного усилителя через шестой резистор подключены ко второму входу сумматора, неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей через седьмой и восьмой резисторы соответственно соединены с общей шиной, при этом выходы первого и второго операционных усилителей являются первым и вторым выходом сумматора, первый вход сумматора через первый пьезорезонатор соединен с входной потенциальной клеммой фильтра и через девятый резистор - с общей шиной, второй вход сумматора через второй пьезорезонатор соединен также с входной потенциальной клеммой фильтра и через десятый резистор - с общей шиной, к первому выходу сумматора подключен третий пьезорезонатор, второй вывод которого соединен через одиннадцатый резистор с общей шиной и через двенадцатый резистор подключен к первой выходной потенциальной клемме фильтра, ко второму выходу сумматора подключены четвертый пьезорезонатор, второй вывод которого через тринадцатый резистор соединен с общей шиной и через четырнадцатый резистор соединен также с первой выходной потенциальной клеммой фильтра, отличающийся тем, что в схему дополнительно введены пятый, шестой, седьмой и восьмой пьезорезонаторы и пятнадцатый, шестнадцатый, семнадцатый и восемнадцатый резисторы, при этом пятый пьезорезонатор подключен параллельно первому пьезорезонатору, шестой пьезорезонатор подключен параллельно второму пьезорезонатору, седьмой пьезорезонатор первым выводом подключен к первому выходу сумматора, вторым выводом через пятнадцатый резистор соединен с общей шиной и через шестнадцатый резистор соединен со второй выходной потенциальной клеммой фильтра, восьмой пьезорезонатор первым выводом подключен ко второму выходу сумматора, а вторым выводом через семнадцатый резистор соединен с общей шиной и через восемнадцатый резистор подключен ко второй выходной потенциальной клемме фильтра.

РИСУНКИ

Рисунок 1