Активный фильтр с регулируемой полосой пропускания Советский патент 1983 года по МПК H03H11/04 

4

:

X

эо

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных ее радиотехнических устройствах. .

Известен активный фильтр с регулируемой полосой пропускания, содержащий три полосовых звена второго порядка, охваченные цепями.дополнительной отрицательной.обратной связи через соотве.тствующие резиютивные делители-сумматоры i . ; : Однако данный фильтр, обладает недостаточно высокой избирательностью.

Наиболее близким к изобретению является активный фильтр с регулируе мой полосой пропускания, срдержащий последовательно соединенные источник входного сигнала, сумматор, первое полосовое, звено второго порядка резистивный делитель-сумматор, вто-, рое полосовое звено второго порядка управляемый резвстивный делительсумматор и третье полосовое звено второго порядка, при этом второй вход сумматора подключен к месту соединения резисторов управляемого резистивного делит.еля-сумматора, а второй вход резистивного делителясумматора .соединен с выходом третьего полосового звена- 2 .

Однако известный активный фильтр имеет невысокую стабильность характеристик затухания в полосах заграждения, а также недостаточно высокое затухание в них, обусловленное конечной .добротностью нулей функции передачи.

В известном фильтре нули комплексно-сопр.яженные, а бесконечной добротностью обладают т.олько чисто мнимые нули, т.е. нули, вещественная часть которы с равна нулю.

Цел-ь изобретения - увеличение величины затухания и повышение ее стабильности в полосах заграждения.

Для этой цели в активный фильтр с регулируемой полосой.пропускания, .содержащий последовательно соединенные источник входного сигнала, первое полосовое звено второго порядка, резистивный делитель-сумматор, последовательно соединенные второе полосовое звено второго порядка, управляемый резистивный делитель-сумматор ,и третье полосовое звено второго порядка, при этом второй выход управляемого резистивного делителясумматора подключен к второму входу первого полосового звена второго порядка, введены последовательно соединенные первый дифференциальный усилитель, регулируемый делитель напряжения и второй дифференциальный усилитель, выход которого подключен к другому входу третьего полосового звена второго порядка, выход резистивного делителя-сумматора подключен к неинвертирующему входу первого дифференциального усилителя, вы ход которого подключен к входу второго полосового звена второго порядка, при этом инвертирующие входы кадого дифференциального усилителя подключены к выходам второго и третего полосовых звеньев второго порядка соответственно.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного активного фильтра. ..

Активный фильтр с регулируемой полосой пропускания содержит источник 1 входного сигнала, управляемый резистивный делитель-сумматор 2, первое полосовое звено (ПЗ) 3 второго порядка, резистивный делитель-сумматор 4, первь1й дифференциальный усилитель (дУ) 5, второе полосовое звено (,ПЗ) б второго порядка, регу лируемый делитель 7 напряжения третье полосовое звено (ПЗУ 8 второго порядка, второй дифференциальный усилитель. (ДУ) 9. Активный фильтр с регулируемой полосой пропускания работает следующим образом.

Первое полосовое звено 3,резистивный делитель-сумматор 4, второе полосовое звено 6, управляемый резистивный дел-итель-сумматор 2, треть полосовое звено 8 образ ют лестнич.ный фильтр- 6-го порядка. При изменении коэффициента передачи управ-, ляемого резистивного де л и теля- сумматора 2 изменяется величина отрицательной обратной связи одновременно между первым и вторым, а также между вторым и третьим полосовыми звеньями, что позволяет регулировать ширину полосы пропускания фильтра.

Введение дифференциальных усилителей 5 и 9 и регулируемого делителя 7 дает возможность получить дополнительный путь передачи, что приводит к появлению мнимых нулей в полосах заграждения. При этом положение нулей на частотной оси определяется коэффициентами передач упр-авляемого резистивного делителясумматора 2 и регулируемого делителя 7. Это позволяет производить одновременное управление положением как полюсов, так и нулей; передаточной функции с помощью лишь одного резистора управляемого резистивного делителя-сумматора 2, ;

передаточную функцию первого полосового звена 3 с разомкнутой внешней обратной связью можно выразить в следующем виде

. - - iLu р . Н, (Р) А,ЯЛ (1)

1;

р + 5г

Переда гочные функции второго и третьего полосовых звеньев б и 8 без

соответствующих ДУ 5 и 9 с разомкнутыми внешними связями можно представить в виде При включении ДУ 5 и 9 выражения (2) и (3 для функций передачи преоб разуются к виду выражения tl) передаточной функции первого полосового звена 3. Передаточные функции с выходов соответствующих ДУ 5 и 9 представим в следующем виде A,f р(р.-я1ХР 511)а,ЬфЬа.а,Аиз| Р

( где h2| и коэффициенты передач-и соответствующих внешних цепей обратной связи; а, a,j - коэффициенты .передачи резестивных делителей сумматоров 4 и 2«, Ъ - коэффициент, передачи регулируемого делите ля 7. Анализ выражения передаточной функции при , 2 Я позволяет сделать вывод, что функция передачи (6) имеет простой нуль в начале координат Р О и две пары мнимых нулей с координатами Рц,5 ± Продифференцировав выражения (7) можно получить в.еличину чувствитель ности нулей к отклонениям резонансных частот звеньев i ..w в то время как для известных устг: ройств эта же чувствительность авна6 S т.е. стабильность характеристик пре лагаемого устройства в полосах заг раждения примерно в 2 раза выше. Увеличение затухания в полосах заграждения и уменьшение прямоуголь-

571

(Р)

И)

А ,

pV+§ Р 10 при 15 чи вне г щий

(6) (7 (9) Н1 (Р) А Q, / 57. масштабные множители, добротности и частоты полюсов соответствую1чих пер.едаточных функций; Р - оператор Лапласа. С учетом полученных выражений и нятых обозначений функция передаактивного фильтра с замкнутыми шними связями принимает следуювидности соответственно улучшают избирательность фильтра.. Собственная частота пары комплексно-сопряженных полюсов или нулей определяется как корень квадратный из суммы квадратов их действительных Rf и МНИ1ИЫХ 7П1 частей. В Данном случае нули часто мнимые и при а О имеем. ,/.,, Р4.5 . .4- 1 3. i - где SLg и до - собственные частоты нулей. Нули передачи находятся на одной частоте полосы пропускания фильтра. При а, - О О; Р4,5 i , Собственные .частоты нулей передачи при изменении от нуля до бесксД нечности перемещаются от средней частоты фильтра, соответственно, к точкам О и 00 частотной оси. Аналогично происходит и перемещение соответствующих пар полюсов и их собственных частот. I . - ; Таким образом, в предлагаемом устройстве одновременное симметричное изменение положения полюсов и нулей передаточной функции, т.е. Изменение полосы пропускания, можно осуществить изменением коэффициента передачи а управляемого резистивно го делителя-сумматора 2. Первоначальная установка положения нулей независимо от положения полюсов осуществляется соответствующим выбором коэффициента передачи регулируе. делителя 7, величина коэффициента передачи которого не входит в зна.менатель функций передачи фильтра. При сохранении постоянства усиления

на средней частоте н возможности перестройки полосы пропускания при изменении параметров лишь йдного резистора (как и в известном) предлагаемое устройство отличается лучшей стабильностью характеристик затухания при большей величине последнего в полосах заграждения.

АКТИВНЫЙ ФИЛЬТР С РЕГУЛИРУЕМОЙ ПОЛОСОЙ ПРОПУСКАНИЯ, содержащий последовательно-соединенные источник входного сигнала, первое полосовое звено второго порядка, реэистивный делитель-сумматор,последовательно соединенные второе полосовое звено второго порядка, управ- ляемый резистивный делитель-сумматор и третье полосовое звено второго порядка, при этом второй выход управляегого резистивного делителясумматора подключен к второму входу первого полосового звена второго порядка, отличающийся тем, что, с целью увеличения величины затухания и повышения ее стабильности в полосах заграждения, в него введены последовательно соединенные первый дифференциальный усилитель, регулируемый делитель напряжения и второй дифференциальный усилитель, выход которого подключен к другому входу третьего полосового звена второго порядка, выход резистивного делителя-сумматора подключен к неинвертирующему входу первого диффеi ренциального усилителя, выход которого подключен к входу второго полоW сового звена второго порядка, при этом инвертирующие входы каждого дифференциального усилителя подключены к выходам второго и третьего полосовых звеньев второго порядка соответственно.