АКТИВНЫЙ ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР Российский патент 2002 года по МПК H03H11/12 H03H9/54 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в качестве фильтра основной селекции в профессиональной аппаратуре связи.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа активный полосовой пьезоэлектрический фильтр [1], состоящий из двух одинаковых по структуре секций, каждая из которых содержит первый резистор, первый вывод которого соединен со входом фильтра, первый и второй операционные усилители с резистивными отрицательными обратными связями, инвертирующие входы которых соединены между собой, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через второй резистор подключен к выходу второго операционного усилителя, через первый конденсатор соединен со вторым выводом первого резистора, являющегося выходом секции, и одновременно через параллельно включенные первый пьезоэлектрический резонатор и второй конденсатор соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго операционного усилителя через третий конденсатор соединен с выходом первого операционного усилителя и через третий резистор подключен к общей шине, алгебраический сумматор, имеющий первый и второй входы и выход, являющийся выходом фильтра, при этом выходы первой и второй секций соединены с первым и вторым входами алгебраического сумматора соответственно.

Практическое использование данной схемы показало, что уровень затухания, обеспечиваемый ею, в ряде случаев является недостаточным. Увеличение избирательности за счет введения дополнительного пьезоэлектрического резонатора между неинвертирующим входом первого операционного усилителя и общей шиной в каждой из секций оказывается неприемлемым, поскольку в этом случае эквивалентные параметры пьезоэлектрических резонаторов не всегда оказываются практически реализуемыми.

Задача изобретения - увеличение избирательности фильтра.

Поставленная задача достигается тем, что в активном пьезоэлектрическом фильтре, состоящем из двух идентичных по структуре секций, каждая их которых содержит первый резистор, первый вывод которого соединен со входом фильтра, первый и второй операционные усилители с резистивными отрицательными обратными связями, инвертирующие входы которых соединены между собой, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через второй резистор подключен к выходу второго операционного усилителя, через первый конденсатор соединен со вторым выводом первого резистора, являющегося выходом секции, и одновременно через параллельно включенные первый пьезоэлектрический резонатор и второй конденсатор соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго операционного усилителя через третий конденсатор соединен с выходом первого операционного усилителя и через третий резистор подключен к обшей шине, алгебраический сумматор, имеющий первый и второй входы и выход, являющийся выходом фильтра, при этом выходы первой и второй секций соединены с первым и вторым входами алгебраического сумматора соответственно, в каждую из секций дополнительно введен второй пьезоэлектрический резонатор, соединяющий второй вывод первого резистора с общей шиной.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в каждую из секций введен дополнительный второй пьезоэлектрический резонатор, включенный между вторым выводом первого резистора и общей шиной.

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

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из двух идентичных секций 1 и 2, каждая из которых содержит первый резистор 3, первый вывод которого соединен с входом фильтра, первый и второй операционные усилители 4 и 5 с резистивными отрицательными обратными связями 6 и 7, инвертирующие входы которых соединены между собой, неинвертирующий вход первого операционного усилителя 4 через второй резистор 8 подключен к выходу второго операционного усилителя 5, через первый конденсатор 9 соединен со вторым выводом первого резистора 3 и одновременно через параллельно включенные первый пьезоэлектрический резонатор 10 и второй конденсатор 11 соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго операционного усилителя 5 через третий конденсатор 12 соединен с выходом первого операционного усилителя 4 и через третий резистор 13 подключен к обшей шине, алгебраический сумматор 14, имеющий первый и второй входы 15, 16 и выход 17, являющийся выходом фильтра, при этом выходы первой и второй секций 1 и 2 соединены с первым и вторым входами 15 и 16 алгебраического сумматора 14 соответственно, в каждой из секций содержится дополнительный пьезоэлектрический резонатор 18, включенный между вторым выводом первого резистора 3 и общей шиной.

Устройство работает следующим образом. Операционные усилители 4 и 5 совместно с резисторами 6, 7, 8, 13 и конденсатором 12 образуют обобщенный конвертор импеданса, к которому параллельно подключены пьезоэлектрический резонатор 10 и конденсатор 11. Одновременно пьезоэлектрический резонатор 10 и конденсатор 11 последовательно соединены с конденсатором 9. Параллельное подключение к пьезоэлектрическому резонатору 18 двухполюсника, состоящего из конденсатора 9 и последовательно подключенных к нему пьезоэлектрического резонатора 10, конденсатора 11 и индуктивности, имитируемой конвертором импеданса, образует реактивный двухполюсник с сопротивлением Z. В этом случае передаточная функция секции определяется выражением

где R - сопротивление резистора 3.

Алгебраический сумматор производит вычитание сигналов, поступающих на входы с первой и второй секций. Результирующая передаточная функция будет иметь следующий вид:

Здесь Z₁, Z₂ - реактивные сопротивления первой и второй секций соответственно.

Данная передаточная функция соответствует симметричной мостовой схеме, в ветвях которой включены реактивные сопротивления Z₁, Z₂.

В отличие от прототипа данное устройство имеет более высокий класс по затуханию, что позволяет улучшить избирательность фильтра. При этом за счет трансформации импедансов пьезоэлектрических резонаторов возможно использование резонаторов с одинаковой эквивалентной индуктивностью.

Источники информации
1. Патент 2137291. "Широкополосный активный пьезоэлектрический фильтр". А.Н. Яковлев, И.М. Ясинский.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в качестве фильтра основной селекции в профессиональной аппаратуре связи. Активный полосовой пьезоэлектрический фильтр (Ф) состоит из двух идентичных по структуре секции (1) и (2), каждая из которых содержит первый резистор (Р) (3), первый вывод которого соединен со входом Ф, первый и второй операционные усилители (ОУ)(4,5) с резистивными отрицательными обратными связями, инвертирующие входы которых соединены между собой. Неинвертирующий вход первого ОУ(4) через второй Р(8) подключен к выходу второго ОУ(5), через первый конденсатор (К)(9) соединен со вторым выводом первого Р(3), являющегося выходом секции, и одновременно через параллельно включенные первый пьезоэлектрический резонатор (ПР)(10) и второй К(11) соединен с общей шиной. Неинвертирующий вход второго ОУ(5) через третий К(12) соединен с выходом первого ОУ(4) и через третий Р(13) подключен к общей шине. Алгебраический сумматор (14), имеющий первый и второй входы и выход, являющийся выходом Ф. При этом выходы первой и второй секций (1,2) соединены с первым (15) и вторым (16) входами алгебраического сумматора (14) соответственно. Каждая из секций Ф содержит дополнительно второй ПР(18), соединяющий второй вывод первого Р(3) с общей шиной. Технический результат - увеличение избирательности фильтра. 1 ил.

Активный полосовой пьезоэлектрический фильтр, состоящий из двух одинаковых по структуре секций, каждая из которых содержит первый резистор, первый вывод которого соединен со входом фильтра, первый и второй операционные усилители с резистивными отрицательными обратными связями, инвертирующие входы которых соединены между собой, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через второй резистор подключен к выходу второго операционного усилителя, через первый конденсатор соединен со вторым выводом первого резистора, являющегося выходом секции, и одновременно через параллельно включенные первый пьезоэлектрический резонатор и второй конденсатор соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго операционного усилителя через третий конденсатор соединен с выходом первого операционного усилителя и через третий резистор подключен к общей шине, алгебраический сумматор, имеющий первый и второй входы и выход, являющийся выходом фильтра, при этом выходы первой и второй секций соединены с первым и вторым входами алгебраического сумматора соответственно, отличающийся тем, что каждая из секций содержит дополнительный второй пьезоэлектрический резонатор, соединяющий второй вывод первого резистора с общей шиной.