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

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве фильтра основной селекции в профессиональной приемопередающей аппаратуре.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа усилителя активный полосовой пьезоэлектрический фильтр (1), состоящий из первого и второго операционного усилителя с резистивными отрицательными обратными связями, инвертирующий вход первого операционного усилителя через первый резистор соединен с общей шиной, выход первого операционного усилителя через второй резистор подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, при этом выход второго операционного усилителя является выходом фильтра, первого и второго пьезоэлектрического резонатора, первые выводы которых соединены с входной потенциальной клеммой фильтра, вторые выводы первого и второго пьезоэлектрического резонатора подключены к неинвертирующим входам первого и второго операционного усилителя соответственно, одновременно неинвертирующие входы первого и второго операционного усилителя через третий и четвертый резистор соответственно соединены с общей шиной.

Максимальная ширина полосы пропускания данной схемы не превышает удвоенного значения частотного промежутка пьезоэлектрического резонатора. На практике довольно часто возникает необходимость реализации фильтров с более широкой полосой пропускания.

Задача изобретения - увеличение ширины полосы пропускания фильтра.

Поставленная задача достигается тем, что в активном пьезоэлектрическом фильтре, состоящем из первого и второго операционного усилителя с резистивными отрицательными обратными связями, инвертирующий вход первого операционного усилителя через первый резистор соединен с общей шиной, выход первого операционного усилителя через второй резистор подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, при этом выход второго операционного усилителя является выходом фильтра, первого и второго пьезоэлектрического резонатора, третьего и четвертого резистора, вводятся новые связи: неинвертирующие входы первого и второго операционного усилителя через третий и четвертый резистор соответственно соединены с входной потенциальной клеммой фильтра, одновременно неинвертирующие входы первого и второго операционного усилителя через первый и второй пьезоэлектрический резонатор соответственно подключены к общей шине, кроме того, введен дополнительный конденсатор, соединяющий неинвертирующий вход и выход первого и операционного усилителя.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что неинвертирующие входы первого и второго операционного усилителя через третий и четвертый резистор соответственно соединены с входной потенциальной клеммой фильтра, одновременно неинвертирующие входы первого и второго операционного усилителя через первый и второй пьезоэлектрический резонатор соответственно подключены к общей шине, а неинвертирующий вход и выход первого и операционного усилителя соединены между собой через дополнительный конденсатор.

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 первого и второго операционных усилителей 1 и 2 с резистивными отрицательными обратными связями 3 и 4, инвертирующий вход первого операционного усилителя 1 через первый резистор 5 соединен с общей шиной, выход первого операционного усилителя 1 через второй 6 резистор подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя 2, при этом выход второго операционного усилителя 2 является выходом фильтра, неинвертирующие входы первого и второго операционного усилителя 1 и 2 соединены через третий 7 и четвертый 8 резистор соответственно с входной потенциальной клеммой фильтра, одновременно неинвертирующие входы первого и второго операционного усилителя 1 и 2 через первый 9 и второй 10 пьезоэлектрический резонатор подключены к общей шине, кроме того, неинвертирующий вход и выход первого операционного усилителя 1 соединены между собой через дополнительный конденсатор 11.

Устройство работает следующим образом. Операционный усилитель 1 совместно с резисторами 3, 5 и конденсатором 11 образуют конвертор отрицательного сопротивления, имитирующий отрицательную емкость, к входу которого подключен четырехполюсник, состоящий из параллельно включенных резистора 7 и пьезоэлектрического резонатора 9. С выхода конвертора отрицательного сопротивления через резистор 6 сигнал поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 2, охваченного резистивной обратной связью 4, который выполняет функцию алгебраического вычитателя. Одновременно на неивертирующий вход операционного усилителя 2 поступает сигнал с четырехполюсника, представляющего собой параллельное соединение резистора 8 и пьезоэлектрического резонатора 10. В случае, если проводимость резистора 4 равна проводимости резистора 5, проводимость резистора 6 равна проводимости резистора 3, а проводимости резисторов 7 и 8 равны проводимость нагрузки фильтра, матрица проводимостей имеет вид, приведенный в конце описания.

Тогда функция передачи от входа устройства до его выхода будет иметь вид

Данная передаточная функция соответствует симметричной мостовой схеме, в каждую из ветвей которой включен пьезоэлектрический резонатор, причем в одной из ветвей статическая емкость резонатора компенсирована отрицательной емкостью, имитируемой конвертором отрицательного сопротивления. Данное устройство так же, как и прототип, реализует передаточную функцию, эквивалентную мостовой схеме, однако в отличие от прототипа позволяет получать более широкую полосу пропускания.

Источник информации
1. Ясинский И.М., Яковлев А.Н. Об одной схеме активного кварцевого фильтра. // Техника радиосвязи. - 2000. - Вып. 5. - С. 30-33.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве фильтра основной селекции в профессиональной приемопередающей аппаратуре. Широкополосный активный пьезоэлектрический фильтр состоит из первого и второго операционных усилителей (ОУ) (1), (2) с резистивными отрицательными обратными связями (3), (4). Инвертирующий вход ОУ (1) через первый резистор (Р) (5) соединен с общей шиной. Выход ОУ (1) через второй Р (6) подключен к инвертирующему входу ОУ (2). Выход ОУ (2) является выходом фильтра. Неинвертирующие входы ОУ (1) и ОУ (2) через третий и четвертый Р (7) и Р (8) соответственно соединены с входной потенциальной клеммой фильтра. Неинвертирующие входы ОУ (1) и ОУ (2) через первый и второй пьезоэлектрические резонаторы соответственно подключены к общей шине, неинвертирующий вход и выход ОУ (1) соединены между собой через дополнительный конденсатор (11). Технический результат: увеличение ширины полосы пропускания фильтра. 1 ил.

Широкополосный активный пьезоэлектрический фильтр, состоящий из первого и второго операционного усилителя с резистивными отрицательными обратными связями, инвертирующий вход первого операционного усилителя через первый резистор соединен с общей шиной, выход первого операционного усилителя через второй резистор подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, при этом выход второго операционного усилителя является выходом фильтра, первого и второго пьезоэлектрических резонаторов, третьего и четвертого резисторов, отличающийся тем, что неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей через третий и четвертый резисторы соответственно соединены с входной потенциальной клеммой фильтра, одновременно неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей через первый и второй пьезоэлектрические резонаторы соответственно подключены к общей шине, при этом неинвертирующий вход и выход первого операционного усилителя соединены между собой через дополнительный конденсатор.