Активный @ -фильтр Советский патент 1983 года по МПК H03H11/12 

to

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в различных радиотехнических устройствах.

Известен активный f C-фильтр, содержащий соединенные в кольцо три интегратора, выполненныена операционных усилителях 1J.

Однако в известном активном RC-фильтре использование трех операционных усилителей увеличивает шумы нелинейные искажения, потребляемую мощность. .

Наиболее близким к предлагаемому является активный Рб-фильтр, содержащий последовательно соединенные первый и второй интеграторы, каждый из которых содержит резистор и операционный усилитель, в цепи отрицательной обратной связи KOTot)oro включен конденсатор, неинвертирующий выход операционного усилителя второго интегратора соединён с входом первого интегратора 2

Однако известный фильтр имеет недостаточную избирательность и не обеспечивает. вoзмoжнoQть независимо настройки частоты квазирезонанса при регулировке.- . полосы пропускаНИН.

Цель изобретения - повышение избирательности и обеспечение незав-иСИМОЙ нйстройки частоты квазирезонанса и полосы пропускания.

Поставленная цель достигается тем, что в активном RC-фильтре, содержащем последовательно соедивенные первый и второй интеграторы, каждый из которых содержит резистор и операционный усилитель, в цепи отрицательной обратной связи которого включен конденсатор, причем неинвер тирующий выход операционного усилителя второго интегратора соединен с входом первого интегратора, между ВХОДОМ и инвертирующим выходом операционного усилителя второго интегратора включена Т-образная RC-цепь, третий вывод которой является входом активного f D-фильтpa.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема активного RC-фильтра; на фиг; 2 и 3 - принцип пиальные электрические схемы Т-образной RC -цепи, используемой в активнс RC-фильтре.

Активный Rc-фильтр содержит первый и второй интеграторы 1 и 2, т-оразную RG цепь 3. Интеграторы 1 и 2 содержат операционные усилители (ОУ ) 4 и 5, резисторы 6, 7 и конденсаторы 8,9.

Т-образная ЙС-цепь (фиг. 2) содержит конденсатор 10, резисторы И и 12.

Т-образная Rc-цепь (фиг. 3 ) содержит резисторы 13,14 и конденсаторы 15.

Актив ный RC-фильтр работает следующим образом.

Интегратор 2 имеет сдвиг фаз на 180° на неинвертирующем выходе по отношению к инвертирующему выходу ОУ. Благодаря этому.соединенные в кольцо интеграторы 2 и 1 обра- зуют устройство, близкое к генератору (сдвиг фаз по контуру равен 0°/, но положительные обратные связи отсутствуют. Только конечные.значения коэффициентов усиления С и сопротивления утечек конденсаторов интеграторов приводят к тому, что генерация не возникает и получается фильтр с очень большой/ но не определенной добротностью.Частота квазирезонанса такого фильтра регулируется резисторами 6 и 7 интеграторов 1 и 2. Чтобы получить стабильную и управляемую полосу-пропускания, введена Т-образная RC-цепь. 3, последовательно соединенные резисторы 11 и 12 (фиг. 2 или 13 и 14 (фиг. 3 ) которой и вносят затухание в цепь. Изменение их величины не влияет на частоту квазирезонанса, а изменяет только полосу пропускания фильтра.

Если входной сигнал подается на фильтр через конденсатор 10 Т,образной RC-цепи 3 (фиг. 2 , то на низких частотах сигнал значительно ослабляется этим конденсатором. Кроме того, сигнал дополнительно ослабляется за счет контура отрицательной обратной связи, образованного резистором 6 и ОУ 4 первого интегратора 1, резистором 7 и ОУ 5 второгоинтегратора 2 и резистивной местной обратной связью, сбразованНой резисторами 11 и 12 Т-образной RC-цепи 3.

На высоких частотах сопротивление конденсаторов 8 и 10. соответственно первого интегратора 1 и Т-образной RC-цепи 3 небольшое, поэтому размыкаются контуры отрицательной обратной связи, но зато возникает дополнительный контур местной емкостной отрицательной обратной связи, который определяет затухание сигналов на высоких частотах. Таким образом, фильтр имеет логарифмическую амплитудночастотную характеристику с асимптотическим наклоном в области низких частот 40 дБ/сек и в области верхних частот, начиная с частоты среза tc 20 дБ/дек.

Если входной сигнал подавать на вход интегратора 2 через последовательно соединенные резисторы 13 и 14 (фиг. 3) Т-образной RC-цепи 3, фильтр усиливает сигналы низ- : кой частоты, taK как все контуры, содержащие конденсаторы, разомкнуты и остается только един контур отрицательной обратной связи, проходящей через оба ОУ 4 и 5. На высоних частотах из-за малого сопротивления конденсаторов возникают три дополнительных контура местной емкостной обратной связи, которые вызывают значительное ослабление сигнала. Частотная характеристика активного RC-фильтра в этом случае имеет асимптотический наклон в об- ласти верхних частот 60 дБ./дек.

Так как конденсатор 15 Т-образной Rc-цепи 3 входит только в контур, вносящий затухание, то частота квазирезонанса не зависит от него и по-прежнему регулируется только резисторами 6 и 7 интеграторов 1 , и 2.

Следовательно, в предложенном фильтре достигается дополнительное затухание на высоких частотах по сравнению с изве стньм. Кроме того.

повышение избирательности в предложенном фильтре достигается путем увеличения его добротности при уменьшении частоты без изменения элементов, определяющих добротность фильтра, когда частота t много больше частоты квазирезонанса . Это при одной и той же добротности уменьшает отношение элементов и повышает стабильность.

0

Предлагаемый актквный RC -фильтр обладает более высокой избирательйостью по сравнению с известным, возможностью независимо настраивать 15 .полосу пропускания и частоту квазирезонанса, что позволяет его применять в более высокодобротных фильтрах и повышает технологичность изготовления.

АКТИВНЫЙ 1 С-ФШ1ЬТР, содержащий последовательно соединенные первый и второй интеграторы, каждый из которых содержит резистор и операционный усилитель, в цепи отрицательной обратной связи которого включен конденсатор, причем неинверти-г рующий выход операционногоусилителя второго интегратора соединен с входом первого интегратора, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения избирательности ji обеспечения независимой надтройки частоты квазирезонанса и полосы пропускания, между входом и инвертирующим выходом операционного усилителя второго интегратора включена Т-образная РС-цепь, третий вывод которой является входом IKTHB о ного RC-фильтра. . (Л