Активное @ -звено Советский патент 1983 года по МПК H03H11/12 

Изобретение относится к радиотехнике и ожет использоваться в различных радиотехнических устрой ствах для селекции радиотехнических сигналов. Известно активное RC-звено, содержащее последовательно соединенные первый резистор, неинвертирующий усилитель, второй резистор, инвертирующий усилитель, выход которого подключен к другому .выво ду первого резистора, первый конденсатор, включенный между входом инвертирующего усилителя и общей шиной, и второй конденсатор, подключенный к входу неинвертирующего усилителя tl 3Наиболее близким техническим решением является активное ЛС-зве но, содержащее последовательно сое диненные первый и второй резисторы, неинвертирующий усилитель, инв ртирующий усилитель, выход которого подключен к другому выводу первого резистора, вход инвертирующего усилителя через первый кон енсатор по; ключен к общей шине, а к точке соединения первого и второго резисторов подключен второ конденсатор f 2 J. Однако известные актив.ные НС-зв нья имеют недостаточную добротност на высоких частотах. Цель изобретения увеличение , добротности при одновременном расширении частотного диапазона в сторону верхних частот. Поставленная цель достигается шем,, что в активное ЯС-звено, содержащее Последовательно соединенные первый и второй резисторы, иеинвертирующий усилитель, инвертирующий усилительj выход которого подключен к другому выводу первого резистора, вход неинвертирующего усилителя через первый конденсатор подключен к общей шине, а к точке соединения первого и второго резисторов подключен второй конденса тор, введены два переменных реэист ра, первые выводы которых объединены, и регулируемый усилитель, вход которого подключен к входу инвертирующего усилителя и к друго му выводу первого переменного резистора, а выход - к отводу второго переменного резистора, ртвод пе вого переменного резистора соединен с другим выводом второго конденсатора. На фиг. 1 приведена электричес кая принципиальная схема активного КС-звена,- на фиг. 2 - схема, реализующая полосовой фильтр; на фиг. 3 - схема, реализующая фильтр нижних частот. Активное RC-звено содержит первый 1 и второй 2 резисторы, неиНвертирующий усилитель 3, инвертирующий усилитель 4, первый 5 и второй 6 конденсаторы, первый 7 и второй 8 переменные резисторы регулируемый усилитель 9. Активное RC-звено работает следующим образом. Иеинвертирующий усилитель 3 с усилением К, охвачен обратной связью через резисторы 1 и 2 и конденсаторы 5 и б. При этом формируется, полюс функции с частотой f- и добротностью l/2FRCi RC Q. 1/(3 - К), где R - сопротивление резисторов 1 и 2; С - емкость конденсаторов 5 и б еременный резистор 8 выполняет роль О иматора - идеального, с передачей 100% напряжения от каждого своего входа к своему выходу. Передаточные функции от входа звена до выхода усилителя 3 при выключенном инвертирующем усилителе 4 имеют вид для схем (фиг. 1 и 2 ), реализукядих функцию полосового фильт-. ра ПФ) и режекторного: Mpi) 1 , ,/а,- Pi для схемы (фиг. 3), реализующей ункцию фильтра нижних частот ФНЧ) -. R,При работающем инвертирующем усилителе 4 схема, реализующая ПФ, содержащая резисторы 1 и 2, конденсаторы б и 5, неинвертирующий усилитель 3 и переменный резистор 7, охватывается второй петлей обратной связи, которая смещает полюс в область более высоких частот (до частоты fp) и повьмает добротность V vVV P VS-oде fp и Q - согласно (1). Полная передаточная функция от входа звена до выхода неинвертируквдего усилителя 3 в схемах, реализующих полосовой и режекторный фильтры MjP|af . I ,а,; . (3) (Р) .2 Рц.р/а..+ Как видим, реализуется резонансная передаточная функция, в частота и добротность полюса

пропорциональны усилению Kg инвертирующего усилителя 4, а плоское усиление или усиление на резонансной частоте

(рез)

неизменно во всех точках диапазона, (при const). Это позволяет реализовать перестраиваемый фильтр с постоянной абсолютной ишриной.полосы, причем перестройка производится только регулировкой усиления KQ.

В случае реализации полосового фильтра, если допускается Н var и требуется дополнительное усиление используется выход инвертирующего усилителя 4. В этом случае (3) вместо К2 фигурирует величина, пропорциональная KQ.

MI Мз,(-к)

..

Дпя реализации ФНЧ применяется .схема на фиг. 3. Здесь при съеме сигнала.с выхода неинвертирующего усилителя 3

УИ

. д. . 1 „ 1

ь --р2.р/вр+1 «K.VI-KO

а при съеме с выхода инвертирукяце го усилителя 4 вместо М имеется Mj,

м - i

.KoM - ;

Таким образом схема (фиг, 3) реализует передаточную функцию перестраиваемого ФНЧ, в котором частота и добротность полюса пропорциональны усклению K.Q, а плоское усиление сохраняется практииески,. единичным по всему диапазону.

Для реализации режекторного фильтра, амплитудных и фазовых корректоров используется схема,приведенная на фиг, 1. Здесь к отводу переменного резистора 8 подводится напряжение с выхода неинвертирукицего усилителя 3, формула 3), но умноженное на коэффщиент усиления (илиослабления) регулируемог6 усилителя 9. Одновременно к его первому выводу подводится входной сягкал схемы. На переменном резисторе 8, эти напряжения складывают ся, и результирующая передаточная функция схемй (фиг. 1/ имеет вид

,р . ,

р p24P/vi «%;.p/ftp.i

Затухание нуля функции

--(

В зависимости от величины и знака ( регулируемого ) усиления Kg может

изменяться следующим образом для реализации следующих функций:

1.Амплитудный корректор с подъемом АЧХ на частоте полюса:

К.,0; .

2.Амплитудный корректор с провалом АЧХ на частоте полюса и,что

то же, режектор с регерируемой глубиной подавления -1/М,.,

р3.Режекторный фильтр с нулем передачи на частоте полюса

-1/М2 К2, do 0.

4.Амплитудный корректор неминимальной фазы, или амплитуднофазовый корректор с провалом АЧХ на час-, тоте полюса

.

-2/К.

25 5. Фазовый корректор (с плоской АЧХ)

-2/Mj dg- -1/Qpv

6. Амплитудный корректор неминимальной фазы, или амплитуднофазовый корректор с подъемом АФС на частоте полюса , .

К2 --2/М2; /-V предлагаемом изобретении легко регшизуется высокая добротность на высоких частотах цолюса при невысоких требованиях к усилителям и без заметного усложнения схемы.

Например, для реализации добротности Qp 30 на частоте fp« ЮОкГц можно принять (формулы (1) и (Z);.

Q. 1/(3-К) - 3; Ц 2,667;

Ko-f 1 30; 125,56}

Ка 47,08; fp- fp T|K;jK +1 100 кГц,- fp г8,88в кГц.

При усилении К 2,667таков усилитель нетрудно сделать весьма стабильным и широкополосным. Если допустимая нестабильность добротности составляет оН1р 5%, это налагает требование стабильности усиления ,5%, oK0i2%, что легко осуществимо.

Частоту настройки fp. 8,888 кГц также реализовать легко при конст:руктивно приемлемых величинах R и Ci например, при R кОм и С 1н4 что позволит исключить влияние паразитных параи 1етров и тем повысить стабильность схемы.

Снижаются требования к площгщи усиления широкополосных усилителей

К и Кр. Полагая по-прежнему, что ограниченность полосы пропускания петлевого усиления К,,Кд сосредоточена в усилителе К, получаем ширину полосы усилителя Kg в 15 МГц но это при усилении Кд«47, а не Кд 3600, как у известного активного КС-звена.

Три модификации предлагаемой схемы реализуют восемь типов передаточных функций (фиг. 2 - ПФ, фиг.З ФНЧ, фиг. 1 - шесть вариантов дробных функций). Невысокое значение петлевого усиления обеспечивае хорошее сЬотношение сигнал/шум и широкий динамический диапазон схемы В предлагаемо схеме легко осуществляется перестройка по частоте путем регулировки только одной вели-; чины - усиления К, (практически для этого на входе Кр ставится простой потенциометр или иной управляемый делитель напряжения).

При этом, в силу свойства (2) сохраняется неизменной абсолютная

ширина Af полосы пропускания эвена по диапазону. Это свойство особенн полезно для примененйй в селективных вольтметрах радиоприемниках (в преселекторах) и др. приборах..

Кроме того при использовании звена в качестве перестраиваемого корректора (фиг. 1) изменение формы АЧХ .производится путем регулировки только одной величины - усилния К2 (практически для этого применяется простой потенциометр или иной управляемый делитель на входе усилителя Kg).

Добротность звена регулируется усилением К практически без вли,яния на частоту полюса. Например, при изменении К; на величину 0,3 0,5% добротность изменяется на 510%, а частота fp - на 0,15 - 0,25% (что можно выбрать подстройкой K.Q в крайнем случае). Таким образом упрощается настройка звена.

АКТИВНОЕ RC-ЗВЕНО, содержсццее Последовательно соединенные первый и второй резисторы, неинвертирующий усилитель, инвертирующий усилитель, выход которого подключен к другому ВЫВОДУ первого реТ Т &4« ДА. зистора, вход неинвёртируюцего усилителя через первый конденсатор подключен к общей шине, а к точке соединения первого и второго резисторов подключен, второй конденсатор; отлич. ающеё ся тем, что, с целью увеличения добротности при одновременном раоиирении частотного диапазона в сторону . верхних частот, в него введены два переменшях резистора, первые выводы которых объединены, и рёгулируемьШ усилитель, вход которого подключен к входу инвертирующего усилителя и к другому выводу первого переменного резистора, а вы§ ход - к отводу второго переменного резистора, отвод первого переменного резистора соединен с другим выводом второго конденсатора. ОО СО сл о Фиг.1