Активный @ -фильтр Советский патент 1984 года по МПК H03H11/12 

Ияобгзетеиие относится к радиотехнике и может использоваться в различных радиотехнических устройствах

Известен активный режекторный НС-фильтр, содержащий делитель напряжения входного сигнала, интегрирующее и дифферент ирующее активные fic-звенья и суммирующий усилитель с цепью отрицательной обратной связи И}.

Однако этот режекторный фильтр, имея плавную регулировку частоты рехекции, не обеспечивает независимую от нее перестройку полосы режекции, т.е. при перестройке центральной частоты режекции полоса режекции фильтра будет меняться, что в ряде случаев недопустимо, например в устройствах связи для борьбы с сосредоточенной помехой,

Кроме того, часто возникает необходимость менять полосу режекции, не меняя частоты настройки фильтра. К недостаткам следует отнести и то, что ни один из выводов элементов регулировок нельзя заземлить. Это усложняет автоматизацию процесса перестройки фильтра.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является активный RC-фильтр, содержащий операционный усилитель и последовательно соединенные первый и второй интеграторы и суммирующий усилитель с цепь отрицательной обратной связи, к выходу которого через резистор подключены инвертирую1ций вход операционного усилителя и первый вход первог интегратора, выход операционного усилителя подключен к входу второго

.интегратора С2. I

Однако в известном активном Р.С-фильтре невозможно достичь независимых регулировок центральной частоты пропускания (fJ-o ) и полосы пропускания при неизменном коэффициенте передачи в случае перестройки фильтра с режекторного типа на полосовой тип.

Цель изобретения обеспечение Независимости перестройки полосы и центральной частоты селекции активного RC-фильтра в широких пределах при неизменном коэффициенте передачи

Цель достигается тем, что в активном RC-фильтре, содержащем операционный усилитель и последовательно соединенные первый и второй интеграторы и сум /1ирующий усилитель с цепью отрицательной обратной связи, к выходу которого через резистор подключены инвертирующий вход операционного усилителя и первый вход первого интегратора, в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя включен конденсатор, параллельно выходу операционного усилителя

включен перпый переменный резистор, отвод которого подключен к второму входу суммирующего усилителя, причем параллельно выходу первого интегратора включен второй переменный резистор, отвод которого соединен с входом второго интегратора, при этоц. второй вход первого интегратора соединен с входом фильтра и с первым входом суммирующего усилит.еля.

На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема режекторного фильтра; на фиг. 2 - электрическая принципиальная схема полосового фильтра.

Активный НС-фильтр (режекторный, полосовой) содержит первый интегратор 1, второй интегратор 2, суммирую1иий усилитель 3, операционный усилитель 4, резистор 5, конденсатор 6 ,, первый и второй переменные резисторы 7 и 8.

Активный RC фильтр работает слеДУЮ1ДИМ образом.

Для случая режекторного фильтра .(фиг. 1) входной сигнал Ug и выходной сигнал tJgbixno цепи обратной связи с выхода суммирующего усилителя приходят на первый и второй входы первого интегратора 1, который их суммирует и интегрирует с постоянно времени Т по каждому входу.

На его выходе с учетом инвертирования входного сигнала получим 1апряжение п , записанное в операторной форме

.

Это напряжение делится переменным резистором 8 и с подвижного отвода подается на второй интегратор 2,

С учетом того, что интегрс1тор 2 инвертирует входной сигнал и что коэффициент передачи переменного резистора 8 Кы получим налряжение на выходе интегратора 2 и„

(вх +

),

и

еых

где Т2 - постоянная времени интегратора 2.

Это напряжение f; и напряжение входного сигнала подаются на инвертирующие входы суммирующего усилителя, а на его неинвертирующий вход подается напряжение и с переменного резистора 7, имеющего коэффициент передачи Кд . Это напряжение К получено путем интегрирования и, поданного на вход интегратора 9, образованного операционным усилителем 4 , резистором 5 и конденсатором б по цепи обратной связи с выхода суммирующег усилителя 3, где Tj - постоянная времени интегр тора 9. С учетом того, что коэффициент передачи суммирующего усилителя 3 по инвертирующему входу - 1, а по неинвертирующему + 1 можно видеть что напряжение на выходе фильтра /.. Кг 8blX T TjP2 8J -ebix)-U0x- LIe,, (;l) После преобразованиЛ из выражения (1) получим коэффициент передачи фильтра по напря)ению в операторно форме р вх р т, i т,Тл 3 М 2 Из выражения (2) видно, что данный фильтр является заградительным с центральной частотой заграждений иЭо численно равной Из выражения (3) видно, что центра ная частота режекции зависит от т.е. от коэффициента передачи переменного резистора 8, и не зави сит от Кр, т.е. не зависит от поло женин переменного резистора 7, Сле вательно, центральную частоту реже ции фильтра можно легко перестраивать в широких пределах переменны резистором 8 независимо от- положения переменного резистора 7. Преде лы перестройки центральной частоты теоретически ничем не ограничены. Мы можем менять в любых предела и как следует из выражения (3) в л бых пределах будет меняться tJ,, Из выражения (2) следует, что по лоса режекции П П - lix I пп Из выражения (4) видно, что в предлагаемом режекторном фильтре по лоса режекции зависит от К - коэффициента передачи переменного резис тора 7, т.е. им можно в широких пре делах перестраивать полосу режекции Полоса П не зависит от Кц). Из форму лы (2) видно, что коэффициент передачи К(р) фильтра вдали от центральной частоты не зависит от величины Кп(полосы режекции) и величины к и; (центральной частоты) и равен Таким образом, полосу режекции П и центральную частоту режекции tO можно перестраивать независимо дру от другэ в широких пределах, меняя соответственно к„ н к (3), т.е. с помощью заземленного переменного резистора 8 перестраивается в широких пределах центральная частота режекции I а с помощью заземленного переменного резистора 7 перестраивается в широких пределах полоса режекции П. При любых перестройках параметров фильтра коэффициент передачи, как отмечалось выгие, вдали от центральной частоты настройки останется неизменнпг и равны 1 - 1. Аналогичной структуры можно построить полосовой фильтр с независимыми изменениями центральной частоты и полосы пропускания в широких пределах при постоянстве коэффициента передачи фиг. 2. Tj r,T2 Схема полосового фильтра прелставлена на фиг. 2, где т - постоянная интегрирования первого интегратора 1, коэффициент передачи переменного резистора 8J постоянная интегрирования второго интегратора 2, коэффициентпередачи переменного резистора 7, Tj - постоянная интегрирования 9, образованного операционным усилителем 4, резистором 5 и конденсатором б. В этом устройстве центральная частота настройки изменяется в широких пределах первым переменным резистором 7 и) Полоса пропускания П няется в широких пределах втор.ым переменным резистором 8. Технико-экономическим преимуществом -предлагаемого решения в сравне- НИИ с известным является независимая перестройка в широких пределах центральной частоты селекции и полосы селекции Причем коэффициент передачи фильтра остается независимым от параметров настройки фильтров, что дает дополнительные преимущества при обработке сигналов, а именно: независимая перестройка частоты и полосы режекции позволит наилучшим образом режектировать нежелательную часть спектра сигнала и при этом минимальным образом исказить полезную часть спектра (это достигается благодаря постоянству коэффициента передачи фильтра - он равен - 1), Независимая в широких пределах перестройка при постоянстве коэффициента передачи упрощает этот процесс и не требует дополнительных устройств для коррекции уровня сигналов после режекции, т.е. позволяет быстрее работать оператору, производящему перестройку фильтра, например, с целью поиска и подавления помехи в устройствах связи.

Кроме того, независимость изменения в широких пределах параметров фильтра при постоянстве коэффициента передачи фильтра позволяет автоматизировать процесс перестройки, т.е. заменить работу оператора автоматическим устройством, что чрезвычайно сложно сделать, если частота настройки фильтра будет изменятьс при изменении полосы режекции и если при этом не будет постоянным коэффициент передачи фильтра. Аналогичной структуры могут быть построены и другие селективные цепи с независимыми изменениями параметров селекции в широких пределах.

Испытания предлагаемого фильтра показали следующие параметры; диапазон перестроек центральной частоты режекции F(300-3400 )Гц - полоса телефонного канала, диапазон изменения полосы режекции П (20-2000) Гц подавление на FQ по всему диапазону перестройки порядка 60 дБ.

Коэффициент передачи в полосе перестройки - 1 „

АКТИВНЫЙ РС-ЛИЛЬТР,- содер- жащий операционный усилитель и последовательно соединенные первый и второй интеграторы и суммирующий усилитель с цепью отрицательной обратной связи, к выходу которого через резистор подключены инвертируЮ1ций вход операционного усилителя и первый вход первого интегратора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения независимости перестройки полосы и центральной частоты селекци ; в гшроких пределах при неизменном коэффициенте передачи, в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя включен конденсатор, параллельно выходу операционного усилителя включен первый переменный резистор, отвод которого подключен к второму входу суммирующего усилителя, причем параллельно выходу первого интегратора включен второй переменный резистор, отвод которого соединен с входом (О второго интегратора, при этом вто(/) рой вход первого интегратора соединен с входом фильтра и с первым входом суммирующего усилителя. О :О 00