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

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

Известен активный RC-фильтр, третьего порядка, обладающий высокой избирательностью и стабильностью характеристик, построенный , на четырех операционных усилителях 1 3.

Недостатком известного фильтра является то, что для реализации его необходимо большое количество активных элементов.

Наиболее близким к предлагаемому является полосовой активный НС-фильтр, содержащий последовательно соединенные первый, операционный усилитель, параллельно выходу которого включен резистивный делитель напряжения, и интегратор, выполненный на втором операционном усилителе, выход которого через первый резистор подключен к неинвертирующим входам первого и второго операционных усилителей, при этом отвод резистивного делителя напряжения подключен.к инвертирующему входу первого операционного усилителя, последовательно соединенные второй;, резистор, другой вывод которого является входом фильтра, и первый конденсатор, а также второй конденсатор, один вывод которого подключен к общей шине, вторые выводы первого и второго конденсаторов подключены к общей шине и инвертирующему входу второго операционного усилителя соответственно, а точка соединения второго резистора и первого конденсатора подклк)чена к неинвертирующему входу первого операционного усилителя 2,

Однако известный фильтр, как и все полосовые фильтры второго порядка, слабо подавляет низкочастотные помехи. Кроме того, высокая добротность в этом фильтре реализуется путем введения положительной обратной связи, при этом узкая полоса пропускания-получается за счет вычитания слагаемых большой величины, а это приводит к повышенной нестабильности характеристик фильтра,

Цель изобретения - повышение стабильности и увеличение подавления низкочастотных помех.

Указанная цель достигается тем, что в- полосовом активном RC-фильтре, содержащем-последовательно соединенные первый операционный усилитель, параллельно выходу которого включен резистивный делитель напряжения, и интегратор, выполненный на втором операционном усилителе, выход которого через первый резистор подключен к неинвертирующим :

входам первого и второго операционных усилителей, при этом отвод резистивного делителя напряжения подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, после5 довательно соединенные второй резистор, другой вывод которого является входом фильтра, и первый конденсатор, а также второй конденсатор, один вывод которого подключен

10 к общей шине, вторые выводы первого и второго конденсаторов подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам первого операционного усилителя соответственно.

5 На чертеже изображена электри ческая принципиальная схема предлагаемого устройства.

Полосовой активный RC-фильтр содержит первый операционный усиQ литель (ОУ) 1, интегратор 2, состоящий из второго операционного усилителя (ОУ) 3, резистора- 4, конденсатора 5, первый и второй резисторы б и 7, первый конденсатор

5 резистивный делитель 9 напряжения, образованный резисторами 10 и 11, второй конденсатор 12.

Устройство работает следующим образом.

0 На низких ч;астотах входная последовательная RC-цепь, образованная вторым резистором 7 и первым конденсатором 8, обладает большим сопротивлением, а Г-образное КС-зве5 но, образованное первым резистором 6 и вторым конденсатором 12, обеспечивает наибольшую глубину отрицательной обратной связи, поэтому входной сигнал сильно ослабляется

0 фильтром. По мере роста частоты сопротивление последовательной RC-цепи уменьшается и амплитуда выходного сигнала монотонно возрастает. При дальнейшем росте часто5 ты, когда начинает сказываться

шунтирующее . действие конденсатора 12 и глубина отрицательной обратной связи уменьшается, амплитуда выходного сигнала дополнительно возрастает. При дальнейшем увеличении частоты сигнала начинает заметно сказываться уменьшение сопротивления конденсатора 5 интегратора 2, которое приводит к большему уменьшению коэффициента передачи фильт5 ра, чем его рост за счет изменения сопротивлений конденсаторов 8 и 12. На чатоте квазирезонанса эти процессы взаимно уравновешивают друг друга. На высоких частотах, Где conpi 0 тивление последовательной RC-цепи определяется только резистором 7, а обратную связь через Г- -образное RC-звено можно считать разомкнутой, выходной сигнал монотонно затухает,

5 с; ростом частоты из-за уменьшения

коэффициента усиления интегратораГ21 Таким образом, схема выполняет функции полосового фильтра, а подав- ление низкочастотных помех осуществляется совместным действием пос ледовательной RC-цепи и Г-образноU6b x.) СеС.1.д р ;свЧГ4Ут УбР.

) C8C12C5q-,„pЧCnC5 V1oЧ P t8Sr6 4 10l %1l% 6 У где Of. и C;j - соответственно п димости и емкост резистора и конденсатора; р ff + UU . - оператор Лапласа. Характеристики фильтра могу быть получены по приближенным лам CigCs . Се , г. ч - .O 9, - /CiaCgty o Cg . - ;;c;;c5Us.%4 /Т-М где ц, - частота квазирезонанс фильтра; uU)- полоса пропускания, о читанная по уровню 0 от коэффициента перед на частоте квазирезо са; , Q - добротность фильтра. Предлагаемый фильтр эксперим тальио исследуют при следующих чениях элементов: К 33 кОм; 7,5 ком; 120 ком; 4,.7 нф; 240 ком; 3,3 кОм; 10 нф; 33 нф.

го RC-звена, которое сказывается на низких частотах.

Чтобы формально показать вышеизложенное и получить характеристики фильтра, приведем выражение для передаточной функции .Она имеет вид экспериментальные значения добротности и частоты квазирезонанса составляют при этом 110 и 215 Гц, а их отклонения от расчетных величин составляют 1,5 и 2% соответственно. При этом относительные чувствительности добротности и частоты квазирезонанса, вычисленные по формуле EUO СЧО i , J J . X I - - . I гу Hi) оказываются низкими, что свидетельствует о высокой стабильности характеристик фильтра. Значения относ ительных чувствительностей Добротности и частоты квазирезонанса- приведены ниже s5 -o;5is ; o,,6;5j;-o. ...01 51. Oi - -05; S «; ,5 5V--0. c1 5° -0,M Гаким образом, предлагаемый активный полосовой RC-фильтр выгодно отличается от известных устройств того же назначения тем, что осуществляет улучшенное подавление низкочастотных помех и обладает . вышенной стабильностью. Вместе с тем он осуществляет такое же как у полосового фильтра второго порядка подавление высокочастотных помех. .

ПОЛОСОВОЙ АКТИВНЫЙ КС-ФЮ1ЬТР, содержащий последовательно соединенные первый операционный усилитель, параллельно выходу которого включен резистивный делитель напряжения, и интегратор, выполненный на втором операционном усилителе. выход которого через первый резистор подключен к неинвертирующим вхо дам первого и второго операционных усилителей, при этом отвод резистивного делителя напряжения подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, последовательно соединенные второй резистор, другойВЫВОД которого является входом фильтра, и первый конденсатор, a также второй конденсатор, один вывод которого подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и увеличения подавления низкочастотных помех, вторые выводы первого и второго конденсаторов подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам первого.операционного усилителя соответственно. SssA