ФИЛЬТР НИЗКИХ ЧАСТОТ ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА Российский патент 2021 года по МПК H03H11/12 

Описание патента на изобретение RU2748609C1

Изобретение относится к области радиотехники, а также измерительной техники, и может использоваться, например, в качестве ограничителей спектра, включаемых на входе аналого-цифровых преобразователей различного назначения [1-4].

Активные RC-фильтры нижних частот (ФНЧ) широко используются в современной электронике [1-24] и оказывают существенное влияние на качественные показатели многих аналого-цифровых систем связи и автоматического управления [1-4].

Ближайшим прототипом заявляемого устройства является ФНЧ, описанный в патенте RU 2110140 («Перестраиваемый ARC-фильтр», МПК H03H 11/04, 1998 г.). Он содержит (фиг. 1) вход 1 устройства, связанный с источником сигнала 2, выход 3 устройства, подключенный к нагрузке 4, входной фильтр низких частот второго порядка с первым 5 и вторым 6 входами, а также первым 7, вторым 8, третьим 9 и четвертым 10 выходами, причем первый 5 вход входного фильтра низких частот второго порядка подключен к инвертирующему входу первого 11 операционного усилителя через первый 12 резистор, инвертирующий вход первого 11 операционного усилителя связан с его выходом через второй 13 резистор, выход первого 11 операционного усилителя соединён со вторым 8 выходом, инвертирующий вход первого 11 операционного усилителя подключен к инвертирующему входу второго 14 операционного усилителя, инвертирующий вход второго 14 операционного усилителя связан с его выходом через третий 15 резистор, выход второго 14 операционного усилителя соединён с первым 7 выходом входного фильтра низких частот второго порядка, выход первого 11 операционного усилителя подключен к неинвертирующему входу второго 14 операционного усилителя через первый 16 конденсатор, неинвертирующий вход первого 11 операционного усилителя связан с общей шиной источника питания 17, второй 6 вход входного фильтра низких частот второго порядка подключен к инвертирующему входу третьего 18 операционного усилителя через четвертый 19 резистор, выход третьего 18 операционного усилителя соединён с неинвертирующим входом четвертого 20 операционного усилителя через второй 21 конденсатор, неинвертирующий вход третьего 18 операционного усилителя подключен к неинвертирующему входу второго 14 операционного усилителя и связан с выходом четвертого 20 операционного усилителя через пятый 22 резистор, выход четвертого 20 операционного усилителя соединён с четвертым 10 выходом входного фильтра низких частот второго порядка, выход четвертого 20 операционного усилителя связан с объединёнными инвертирующими входами третьего 18 и четвертого 20 операционных усилителей через шестой 23 резистор, выход третьего 18 операционного усилителя соединён с третьим 9 выходом входного фильтра низких частот второго порядка и подключен к инвертирующему входу четвертого 20 операционного усилителя через седьмой 24 резистор, выход первого 11 операционного усилителя подключен к неинвертирующему входу четвертого 20 операционного усилителя через восьмой 25 резистор, инвертирующий вход третьего 18 операционного усилителя соединён с первым 7 выходом входного фильтра низких частот второго порядка через последовательно соединённые восьмой 26 и девятый 27 резисторы, общий узел которых связан с общей шиной источника питания 17 через десятый 28 резистор, источник сигнала 2 и нагрузка 4 согласованы с общей шиной источника питания 17.

Существенный недостаток известного устройства фиг. 1 состоит в том, что схема не обеспечивает четвертый порядок передаточной функции. Это ограничивает области использования данной схемы.

Основная задача предполагаемого изобретения состоит в создании условий, при которых в заявляемом ARCФ будет реализован четвертый порядок фильтра.

Поставленная задача достигается тем, что в активном RC-фильтре фиг. 1, содержащем вход 1 устройства, связанный с источником сигнала 2, выход 3 устройства, подключенный к нагрузке 4, входной фильтр низких частот второго порядка с первым 5 и вторым 6 входами, а также первым 7, вторым 8, третьим 9 и четвертым 10 выходами, причем первый 5 вход входного фильтра низких частот второго порядка подключен к инвертирующему входу первого 11 операционного усилителя через первый 12 резистор, инвертирующий вход первого 11 операционного усилителя связан с его выходом через второй 13 резистор, выход первого 11 операционного усилителя соединён со вторым 8 выходом, инвертирующий вход первого 11 операционного усилителя подключен к инвертирующему входу второго 14 операционного усилителя, инвертирующий вход второго 14 операционного усилителя связан с его выходом через третий 15 резистор, выход второго 14 операционного усилителя соединён с первым 7 выходом входного фильтра низких частот второго порядка, выход первого 11 операционного усилителя подключен к неинвертирующему входу второго 14 операционного усилителя через первый 16 конденсатор, неинвертирующий вход первого 11 операционного усилителя связан с общей шиной источника питания 17, второй 6 вход входного фильтра низких частот второго порядка подключен к инвертирующему входу третьего 18 операционного усилителя через четвертый 19 резистор, выход третьего 18 операционного усилителя соединён с неинвертирующим входом четвертого 20 операционного усилителя через второй 21 конденсатор, неинвертирующий вход третьего 18 операционного усилителя подключен к неинвертирующему входу второго 14 операционного усилителя и связан с выходом четвертого 20 операционного усилителя через пятый 22 резистор, выход четвертого 20 операционного усилителя соединён с четвертым 10 выходом входного фильтра низких частот второго порядка, выход четвертого 20 операционного усилителя связан с объединёнными инвертирующими входами третьего 18 и четвертого 20 операционных усилителей через шестой 23 резистор, выход третьего 18 операционного усилителя соединён с третьим 9 выходом входного фильтра низких частот второго порядка и подключен к инвертирующему входу четвертого 20 операционного усилителя через седьмой 24 резистор, выход первого 11 операционного усилителя подключен к неинвертирующему входу четвертого 20 операционного усилителя через восьмой 25 резистор, инвертирующий вход третьего 18 операционного усилителя соединён с первым 7 выходом входного фильтра низких частот второго порядка через последовательно соединённые восьмой 26 и девятый 27 резисторы, общий узел которых связан с общей шиной источника питания 17 через десятый 28 резистор, источник сигнала 2 и нагрузка 4 согласованы с общей шиной источника питания 17, предусмотрены новые элементы и связи - в схему устройства введен выходной фильтр низких частот второго порядка 29, идентичный входному фильтру низких частот по составу элементов, связей между ними и функциональному назначению входов и выходов, содержащий первый 30 (in.1*) и второй 31 (in.2*) входы, а также первый 32 (out.1*), второй 33 (out.2*), третий 34 (out.3*) и четвертый 35 (out.4*) выходы, дополнительный инвертирующий усилитель 36, дополнительный инвертирующий сумматор 37, причем третий 9 выход входного фильтра низких частот второго порядка подключен ко второму 31 (in.2*) входу выходного фильтра низких частот второго порядка 29, третий 34 (out.3*) выход выходного фильтра низких частот второго порядка 29 соединён с выходом 3 устройства и связан с первым 5 входом входного фильтра низких частот второго порядка через дополнительный инвертирующий усилитель 36, первый вход 38 дополнительного инвертирующего сумматора 37 соединён со вторым 33 (out.2*) выходом выходного фильтра низких частот второго порядка 29, второй вход 39 дополнительного инвертирующего сумматора 37 подключен ко входу 1 устройства, третий вход 40 дополнительного инвертирующего сумматора 37 соединён с четвертым 35 (out.4*) выходом выходного фильтра низких частот второго порядка 29, выход дополнительного 37 инвертирующего сумматора связан со вторым 6 входом входного фильтра низких частот второго порядка.

На чертеже фиг. 1 показана схема ФНЧ-прототипа, а на чертеже фиг. 2 - схема заявляемого фильтра низких частот четвертого порядка по п. 1 формулы изобретения.

На чертеже фиг. 3 приведена схема фильтра низких частот четвертого порядка по п. 1 формулы изобретения с конкретной реализацией выходного фильтра низких частот второго порядка 29.

На чертеже фиг. 4 представлен вариант реализации и схема включения дополнительного инвертирующего усилителя 36 на основе первого 41 дополнительного операционного усилителя по п. 2 формулы изобретения.

На чертеже фиг. 5 показан вариант реализации и схема включения дополнительного инвертирующего усилителя 36 по п. 3 формулы изобретения на основе первого 44 дополнительного мультидифференциального операционного усилителя.

На чертеже фиг. 6 изображён вариант реализации и схема включения дополнительного инвертирующего сумматора 37 на основе второго 49 дополнительного операционного усилителя по п. 4 формулы изобретения.

На чертеже фиг. 7 представлен вариант реализации и схема включения дополнительного инвертирующего сумматора 37 на основе второго 54 дополнительного мультидифференциального операционного усилителя по п. 5 формулы изобретения.

На чертеже фиг. 8 приведены результаты компьютерного моделирования заявляемого фильтра рис. 2.

Фильтр низких частот четвертого порядка фиг. 2 содержит вход 1 устройства, связанный с источником сигнала 2, выход 3 устройства, подключенный к нагрузке 4, входной фильтр низких частот второго порядка с первым 5 и вторым 6 входами, а также первым 7, вторым 8, третьим 9 и четвертым 10 выходами, причем первый 5 вход входного фильтра низких частот второго порядка подключен к инвертирующему входу первого 11 операционного усилителя через первый 12 резистор, инвертирующий вход первого 11 операционного усилителя связан с его выходом через второй 13 резистор, выход первого 11 операционного усилителя соединён со вторым 8 выходом, инвертирующий вход первого 11 операционного усилителя подключен к инвертирующему входу второго 14 операционного усилителя, инвертирующий вход второго 14 операционного усилителя связан с его выходом через третий 15 резистор, выход второго 14 операционного усилителя соединён с первым 7 выходом входного фильтра низких частот второго порядка, выход первого 11 операционного усилителя подключен к неинвертирующему входу второго 14 операционного усилителя через первый 16 конденсатор, неинвертирующий вход первого 11 операционного усилителя связан с общей шиной источника питания 17, второй 6 вход входного фильтра низких частот второго порядка подключен к инвертирующему входу третьего 18 операционного усилителя через четвертый 19 резистор, выход третьего 18 операционного усилителя соединён с неинвертирующим входом четвертого 20 операционного усилителя через второй 21 конденсатор, неинвертирующий вход третьего 18 операционного усилителя подключен к неинвертирующему входу второго 14 операционного усилителя и связан с выходом четвертого 20 операционного усилителя через пятый 22 резистор, выход четвертого 20 операционного усилителя соединён с четвертым 10 выходом входного фильтра низких частот второго порядка, выход четвертого 20 операционного усилителя связан с объединёнными инвертирующими входами третьего 18 и четвертого 20 операционных усилителей через шестой 23 резистор, выход третьего 18 операционного усилителя соединён с третьим 9 выходом входного фильтра низких частот второго порядка и подключен к инвертирующему входу четвертого 20 операционного усилителя через седьмой 24 резистор, выход первого 11 операционного усилителя подключен к неинвертирующему входу четвертого 20 операционного усилителя через восьмой 25 резистор, инвертирующий вход третьего 18 операционного усилителя соединён с первым 7 выходом входного фильтра низких частот второго порядка через последовательно соединённые восьмой 26 и девятый 27 резисторы, общий узел которых связан с общей шиной источника питания 17 через десятый 28 резистор, источник сигнала 2 и нагрузка 4 согласованы с общей шиной источника питания 17. В схему устройства введен выходной фильтр низких частот второго порядка 29, идентичный входному фильтру низких частот по составу элементов, связей между ними и функциональному назначению входов и выходов, содержащий первый 30 (in.1*) и второй 31 (in.2*) входы, а также первый 32 (out.1*), второй 33 (out.2*), третий 34 (out.3*) и четвертый 35 (out.4*) выходы, дополнительный инвертирующий усилитель 36, дополнительный инвертирующий сумматор 37, причем третий 9 выход входного фильтра низких частот второго порядка подключен ко второму 31 (in.2*) входу выходного фильтра низких частот второго порядка 29, третий 34 (out.3*) выход выходного фильтра низких частот второго порядка 29 соединён с выходом 3 устройства и связан с первым 5 входом входного фильтра низких частот второго порядка через дополнительный инвертирующий усилитель 36, первый вход 38 дополнительного инвертирующего сумматора 37 соединён со вторым 33 (out.2*) выходом выходного фильтра низких частот второго порядка 29, второй вход 39 дополнительного инвертирующего сумматора 37 подключен ко входу 1 устройства, третий вход 40 дополнительного инвертирующего сумматора 37 соединён с четвертым 35 (out.4*) выходом выходного фильтра низких частот второго порядка 29, выход дополнительного 37 инвертирующего сумматора связан со вторым 6 входом входного фильтра низких частот второго порядка.

Рассмотрим работу схемы ФНЧ фиг. 2.

Передаточная функция схемы ФНЧ четвертого порядка в общем виде описывается выражением

(1)

где и - коэффициенты числителя и знаменателя передаточной функции (1).

Характер изменения АЧХ и ФЧХ фильтра от частоты зависят от численных значений и передаточной функции (1), а его свойства, т.е. возможность перестройки по частоте, реализуемой неравномерности АЧХ в полосе пропускания, коэффициента передачи на нулевой частоте М определяются топологией схемы. Известно, что для перестройки фильтра четвертого порядка по частоте при неизменных других параметрах необходимо одновременно изменять как минимум параметры четырёх элементов, например, сопротивлений четырёх резисторов или ёмкостей четырёх конденсаторов. Наиболее просто это осуществить, используя в качестве элементов перестройки различные переменные резисторы, в том числе с электронной перестройкой параметров. Причем, наиболее простые схемы получаются, когда все электронные компоненты перестройки имеют идентичные характеристики. Поставленная задача решается, например, на идентичных звеньях фильтров нижних частот второго порядка, имеющих равные значения частот полюсов , затуханий и масштабных коэффициентов передач

(2)

За счет введения обратных связей с дополнительных выходов второго звена c передаточными функциями полосового фильтра

(3)

и фильтра верхних частот

(4)

а также дополнительного входа первого звена через дополнительный инвертирующий усилитель 36 и дополнительный инвертирующий сумматор 37, фильтром четвертого порядка (фиг. 2) реализуется передаточная функция (1), коэффициенты которой определяются соотношениями

Для упрощения соотношений (5) значения коэффициентов передач звеньев независимо от реализуемых ими передаточных функций выбраны равными, но это не является обязательным условием при реализации конкретной схемы заявляемого фильтра нижних частот четвертого порядка.

Благодаря зависимости коэффициентов передаточной функции фильтра (5) от параметров отдельных звеньев и коэффициентов передач дополнительного инвертирующего сумматора 37 и дополнительного инвертирующего усилителя 36 в заявляемом фильтре нижних частот четвёртого порядка возможен независимый выбор численных значений коэффициентов, в т.ч. при реализации фильтра на идентичных звеньях второго порядка.

В результате компьютерного моделирования схемы, приведенной на фиг. 2, в программе схемотехнического моделирования Micro-Cap была получена АЧХ фильтра (фиг. 8), которая соответствует АЧХ фильтра Чебышева 4-го порядка, и которая подтвердила работоспособность предлагаемого схемотехнического решения.

Таким образом, заявляемое устройство имеет существенные преимущества в сравнении с прототипом.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Выбор параметров аналоговых ограничителей спектра для цифровых систем обработки сигналов с учетом допусков и температурной нестабильности пассивных компонентов / Денисенко Д.Ю., Иванов Ю.И., Прокопенко Н.Н. // Радиотехника. - 2017. - № 1. - С. 148-153

2. Estimation to Efficiency of the Using of Anti-Alias Filter in the A/D Interface of Instrumentation and Control Systems / L.K. Samoylov, N.N. Prokopenko, A.V. Bugakova // Proceedings of IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’ 2018), Kazan, Russia, September 14 - 17, 2018, pp. 422-425

3. Selection of the Band-Pass Range of the Normalizing Signal Transducer of the Sensing Element in the Instrumentation and Control Systems / L.K. Samoylov, N.N. Prokopenko, A.V. Bugakova // 2018 14th IEEE International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology (ICSICT’ 2018). Proceedings. Oct. 31 - Nov. 3, 2018, Qingdao, China

4. The Function Approximation of the Signal Delay Time in the Anti-Alias Filter of the A/D Interface of the Instrumentation and Control System / L.K. Samoylov, D.Yu.Denisenko, N.N. Prokopenko // 2018 IEEE International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech - 2018), October 22-23, 2018, Saint Petersburg, Russia

5. Справочник по расчету и проектированию ARC-схем / Букашкин С.А., Власов В.П., Змий Б.Ф. и др.; Под. ред. А.А. Ланнэ. - М.: Радио и связь, 1984. - 368 с.

6. Патент RU 2110140, 1998 г.

7. Патент US 3.787.776, 1974 г.

8. Патентная заявка US 2007/0296496, 2007 г.

9. Патент RU 2370881, 2009 г.

10. Патент RU 2370882, 2009 г.

11. Патент RU 2370880, 2009 г.

12. Патент US 3.736.517, 1973 г.

13. Патент US 6.407.627, 2002 г.

14. Патент SU 1187241, 1985 г.

15. Патент US 6.344.773, 2002 г.

16. Патент US 6.710.644, 2004 г.

17. Патент SU 1777233, 1990 г.

18. Патент RU 2019023, 1994 г.

19. Патент SU 443459, 1974 г.

20. Патент SU 1417178, 1988 г.

21. Патент SU 1758833, 1992 г.

22. Патент CN 108370214, 2018 г.

23. Патент RU 2618727, 2017 г.

24. Патент RU 2625426, 2017 г.

Похожие патенты RU2748609C1

название год авторы номер документа
РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА 2020
  • Денисенко Дарья Юрьевна
  • Прокопенко Николай Николаевич
  • Бутырлагин Николай Владимирович
  • Титов Алексей Евгеньевич
RU2748608C1
РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА 2020
  • Денисенко Дарья Юрьевна
  • Прокопенко Николай Николаевич
  • Бутырлагин Николай Владимирович
  • Клейменкин Дмитрий Владимирович
RU2749400C1
ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА 2021
  • Денисенко Дарья Юрьевна
  • Прокопенко Николай Николаевич
  • Викулина Елена Владимировна
  • Игнатович Андрей Андреевич
RU2752254C1
ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА 2021
  • Денисенко Дарья Юрьевна
  • Прокопенко Николай Николаевич
RU2760871C1
РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА 2021
  • Денисенко Дарья Юрьевна
  • Прокопенко Николай Николаевич
  • Иванов Юрий Иванович
RU2760930C1
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР ВТОРОГО ПОРЯДКА НА МУЛЬТИДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ 2020
  • Денисенко Дарья Юрьевна
  • Бутырлагин Николай Владимирович
  • Прокопенко Николай Николаевич
  • Титов Алексей Евгеньевич
RU2730172C1
ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА 2020
  • Денисенко Дарья Юрьевна
  • Прокопенко Николай Николаевич
  • Иванов Юрий Иванович
RU2749605C1
РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА 2021
  • Денисенко Дарья Юрьевна
  • Прокопенко Николай Николаевич
  • Бугакова Анна Витальевна
RU2754924C1
АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР ДЛЯ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 2018
  • Денисенко Дарья Юрьевна
  • Бутырлагин Николай Владимирович
  • Бугакова Анна Витальевна
  • Прокопенко Николай Николаевич
RU2697611C1
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР ВТОРОГО ПОРЯДКА НА МУЛЬТИДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ С МИНИМАЛЬНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 2020
  • Денисенко Дарья Юрьевна
  • Бутырлагин Николай Владимирович
  • Прокопенко Николай Николаевич
  • Овсепян Елена Владимировна
RU2724917C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 748 609 C1

Реферат патента 2021 года ФИЛЬТР НИЗКИХ ЧАСТОТ ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА

Изобретение относится к области радиотехники, а также измерительной техники, например, в качестве ограничителей спектра, включаемых на входе аналого-цифровых преобразователей различного назначения. Технический результат - обеспечение передаточной функция четвертого порядка фильтра низких частот. ФНЧ содержит вход (1) устройства, связанный с источником сигнала (2), выход (3) устройства, подключенный к нагрузке (4), входной ФНЧ второго порядка, первый (11) операционный усилитель, первый (12), второй (13) резисторы, второй (14) операционный усилитель, третий (15) резистор, первый (16) конденсатор, четвертый (20) операционный усилитель, второй (21) конденсатор, пятый (22), шестой (23), седьмой (24), восьмой (25), девятый (27), десятый (28) резисторы, общую шину источника питания (17), выходной фильтр низких частот второго порядка (29), идентичный входному фильтру низких частот по составу элементов, связей между ними и функциональному назначению входов и выходов, содержащий первый (30) (in.1*) и второй (31) (in.2*) входы, а также первый (32) (out.1*), второй (33) (out.2*), третий (34) (out.3*) и четвертый (35) (out.4*) выходы, дополнительный инвертирующий усилитель (36), дополнительный инвертирующий сумматор (37). 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула изобретения RU 2 748 609 C1

1. Фильтр низких частот четвертого порядка, содержащий вход (1) устройства, связанный с источником сигнала (2), выход (3) устройства, подключенный к нагрузке (4), входной фильтр низких частот второго порядка с первым (5) и вторым (6) входами, а также первым (7), вторым (8), третьим (9) и четвертым (10) выходами, причем первый (5) вход входного фильтра низких частот второго порядка подключен к инвертирующему входу первого (11) операционного усилителя через первый (12) резистор, инвертирующий вход первого (11) операционного усилителя связан с его выходом через второй (13) резистор, выход первого (11) операционного усилителя соединён со вторым (8) выходом, инвертирующий вход первого (11) операционного усилителя подключен к инвертирующему входу второго (14) операционного усилителя, инвертирующий вход второго (14) операционного усилителя связан с его выходом через третий (15) резистор, выход второго (14) операционного усилителя соединён с первым (7) выходом входного фильтра низких частот второго порядка, выход первого (11) операционного усилителя подключен к неинвертирующему входу второго (14) операционного усилителя через первый (16) конденсатор, неинвертирующий вход первого (11) операционного усилителя связан с общей шиной источника питания (17), второй (6) вход входного фильтра низких частот второго порядка подключен к инвертирующему входу третьего (18) операционного усилителя через четвертый (19) резистор, выход третьего (18) операционного усилителя соединён с неинвертирующим входом четвертого (20) операционного усилителя через второй (21) конденсатор, неинвертирующий вход третьего (18) операционного усилителя подключен к неинвертирующему входу второго (14) операционного усилителя и связан с выходом четвертого (20) операционного усилителя через пятый (22) резистор, выход четвертого (20) операционного усилителя соединён с четвертым (10) выходом входного фильтра низких частот второго порядка, выход четвертого (20) операционного усилителя связан с объединёнными инвертирующими входами третьего (18) и четвертого (20) операционных усилителей через шестой (23) резистор, выход третьего (18) операционного усилителя соединён с третьим (9) выходом входного фильтра низких частот второго порядка и подключен к инвертирующему входу четвертого (20) операционного усилителя через седьмой (24) резистор, выход первого (11) операционного усилителя подключен к неинвертирующему входу четвертого (20) операционного усилителя через восьмой (25) резистор, инвертирующий вход третьего (18) операционного усилителя соединён с первым (7) выходом входного фильтра низких частот второго порядка через последовательно соединённые восьмой (26) и девятый (27) резисторы, общий узел которых связан с общей шиной источника питания (17) через десятый (28) резистор, источник сигнала (2) и нагрузка (4) согласованы с общей шиной источника питания (17), отличающийся тем, что в схему устройства введен выходной фильтр низких частот второго порядка (29), идентичный входному фильтру низких частот по составу элементов, связей между ними и функциональному назначению входов и выходов, содержащий первый (30) (in.1*) и второй (31) (in.2*) входы, а также первый (32) (out.1*), второй (33) (out.2*), третий (34) (out.3*) и четвертый (35) (out.4*) выходы, дополнительный инвертирующий усилитель (36), дополнительный инвертирующий сумматор (37), причем третий (9) выход входного фильтра низких частот второго порядка подключен ко второму (31) (in.2*) входу выходного фильтра низких частот второго порядка (29), третий (34) (out.3*) выход выходного фильтра низких частот второго порядка (29) соединён с выходом (3) устройства и связан с первым (5) входом входного фильтра низких частот второго порядка через дополнительный инвертирующий усилитель (36), первый вход (38) дополнительного инвертирующего сумматора (37) соединён со вторым (33) (out.2*) выходом выходного фильтра низких частот второго порядка (29), второй вход (39) дополнительного инвертирующего сумматора (37) подключен к входу (1) устройства, третий вход (40) дополнительного инвертирующего сумматора (37) соединён с четвертым (35) (out.4*) выходом выходного фильтра низких частот второго порядка (29), выход дополнительного (37) инвертирующего сумматора связан со вторым (6) входом входного фильтра низких частот второго порядка.

2. Фильтр низких частот четвертого порядка по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный инвертирующий усилитель (36) выполнен на основе первого (41) дополнительного операционного усилителя, первого (42) и второго (43) вспомогательных резисторов, причём вход дополнительного инвертирующего усилителя (36) соединён с инвертирующим входом первого (41) дополнительного операционного усилителя через первый (42) вспомогательный резистор и подключен к его выходу через второй (43) вспомогательный резистор, выход первого (41) дополнительного операционного усилителя является выходом дополнительного инвертирующего усилителя (36), неинвертирующий вход первого (41) дополнительного операционного усилителя согласован с общей шиной источника питания (17).

3. Фильтр низких частот четвертого порядка по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный инвертирующий усилитель (36) выполнен на основе первого (44) дополнительного мультидифференциального операционного усилителя, содержащего первый и второй входные порты, причём инвертирующий (45) вход первого порта первого (44) дополнительного мультидифференциального операционного усилителя является входом дополнительного инвертирующего усилителя (36), неинвертирующий (46) вход первого порта и неинвертирующий (47) вход второго порта первого (44) дополнительного мультидифференциального операционного усилителя объединены и согласованы с общей шиной источника питания (17), инвертирующий (48) вход второго порта первого (44) дополнительного мультидифференциального операционного усилителя соединён с его выходом и является выходом дополнительного инвертирующего усилителя (36).

4. Фильтр низких частот четвертого порядка по п. 2, отличающийся тем, что дополнительный инвертирующий сумматор (37) выполнен на основе второго (49) дополнительного операционного усилителя, третьего (50), четвертого (51), пятого (52) и шестого (53) вспомогательных резисторов, причём первый (38) вход дополнительного инвертирующего сумматора (37) соединён с инвертирующим входом второго (49) дополнительного операционного усилителя через третий (50) вспомогательный резистор, второй (39) вход дополнительного инвертирующего сумматора (37) подключен к инвертирующему входу второго (49) дополнительного операционного усилителя через четвертый (51) вспомогательный резистор, третий (40) вход дополнительного инвертирующего сумматора (37) связан с инвертирующим входом второго (49) дополнительного операционного усилителя через пятый (52) вспомогательный резистор, инвертирующий вход второго (49) дополнительного операционного усилителя соединён с его выходом через шестой (53) вспомогательный резистор, выход второго дополнительного операционного усилителя (49) является выходом дополнительного инвертирующего сумматора (37), неинвертирующий вход второго (49) дополнительного операционного усилителя согласован с общей шиной источника питания (17).

5. Фильтр низких частот четвертого порядка по п. 3, отличающийся тем, что дополнительный инвертирующий сумматор (37) реализован на основе второго (54) дополнительного мультидифференциального операционного усилителя, содержащего первый, второй, третий и четвертый входные порты, причём первый (38) вход дополнительного инвертирующего сумматора (37) соединён с инвертируюшим входом (55) первого входного порта второго (54) дополнительного мультидифференциального операционного усилителя, второй (39) вход дополнительного инвертирующего сумматора (37) подключен к инвертируюшему входу (56) второго входного порта второго (54) дополнительного мультидифференциального операционного усилителя, третий (40) вход дополнительного инвертирующего сумматора (37) соединён с инвертируюшим входом (57) третьего входного порта второго (54) дополнительного мультидифференциального операционного усилителя, неинвертирующие входы (58) первого, (59) второго, (60) третьего и (61) четвертого входных портов второго (54) дополнительного мультидифференциального операционного усилителя объединены и согласованы с общей шиной источника питания (17), инвертирующий вход (62) четвертого входного порта второго (54) дополнительного мультидифференциального операционного усилителя соединён с его выходом и является выходом дополнительного инвертирующего сумматора (37).

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2748609C1

ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ARC-ФИЛЬТР 1995
  • Гришин С.В.
  • Иванов Ю.И.
  • Крутчинский С.Г.
RU2110140C1
АКТИВНЫЙ ФИЛЬТР НИЖНИХ ЧАСТОТ ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА 2004
  • Дружинин Александр Николаевич
  • Змий Борис Филиппович
RU2277756C1
АКТИВНЫЙ ФИЛЬТР НИЖНИХ ЧАСТОТ ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА С НУЛЕМ ПЕРЕДАЧИ 2007
  • Горовой Вадим Юрьевич
  • Дружинин Александр Николаевич
  • Змий Борис Филиппович
RU2341891C2
RU 96107954 A, 27.07.1998
Активный Rc-четырехполюсник с биквадратной передаточной функцией 1979
  • Змий Борис Филиппович
  • Жиленков Владимир Георгиевич
  • Кубышкин Виктор Николаевич
SU919052A1
АКТИВНЫЙ RC ФИЛЬТР С КОМПЕНСАЦИЕЙ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ДОБРОТНОСТИ 2005
  • Гудем Прасад
  • Гадзерро Питер К.
RU2376701C2
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР ВТОРОГО ПОРЯДКА НА ОСНОВЕ МУЛЬТИДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ 2019
  • Денисенко Дарья Юрьевна
  • Бугакова Анна Витальевна
  • Прокопенко Николай Николаевич
RU2707706C1
Активный @ -фильтр нижних частот 1983
  • Куфлевский Евгений Иванович
  • Иванов Юрий Иванович
SU1187241A1
АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР 1990
  • Гришин С.В.
  • Крутчинский С.Г.
RU2019023C1
АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР 1990
  • Гришин С.В.
  • Крутчинский С.Г.
RU2019023C1
US 6407627 B1, 18.06.2002
US 6710644 B2, 23.03.2004.

RU 2 748 609 C1

Авторы

Денисенко Дарья Юрьевна

Прокопенко Николай Николаевич

Бутырлагин Николай Владимирович

Даты

2021-05-28Публикация

2020-12-08Подача