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

Изобретение относится к радиотех нике и может использоваться в систе мах для измерения переменных напряжений. Известен активный RC-фильтр, содержащий операционный усилитель, цепи обратной связи которого включе конденсатор и резистор, а также два резистора и конденсатор, включенные во входную цепь активного RC-фильтгра 1. Недостатком известного.ЕС-фильтр является низкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является активный RC-фильтр, содержащий операци онный усилитель с цепью отрицательно резистивной обратной связи, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый и второй конденса торы, первые выводы которых пЬдключе вы к инвертирующему входу и выходу операционного усилителя соответствен но, а вторые выводы объединены и являются выходом активного RC-фильтра входной коммутатор, выполненный, например, на реле, первый вход активно го КС-Фильтра через последовательно соединенные замыкающий контакт реле и резистор подключен к точке соединения первого и второго конденсаторов, а обмотка реле включена между вторым входом активного НС-фильтра и общей шиной 2. Однако в известном активном RCфильтре при подаче запускающего сигнала на вход замыкающий контакт реле замыкается, при этом-есЛи на входе активного RC-фильтра присутствует в сигнале постоянная составляющая, то на его входе (в точке соединения замыкающего контакта реле и резистора) появляется скачок напряжения, который из-за задержки по цепи отрицательной обратной связи (ООС) операционного усилителя (ОУ) вводит его в насыщение. В результате на выходе ОУ появляется скачок напряжения обратной полярности входному. Этот ска чок вызывает на выходе активного НСфильтра затухающий переходный процесс, длительность которого пропорциональна величине емкости включенных последовательно первого и второго конденсаторов ООС и входной цепи что снижает быстродействие.активного RC-фильтра, Цель изобретения - повышени§ быстродействия, Для достижения цели в активный НС-фильтр, содержащий операционный усилитель с цепью отрицательной резистивной обратной связи, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый и второй конденсаторы, первые выводы которых подключены к инвертирующему входу и выходу операционного усилителя соответственно, а вторые выводы объединены и являются выходом активного RC-фильтра, входной коммутатор, выполненный, например,/на реле, первый вход активного RC-фильтра через последовательно соединенные замыкающий контакт реле и резистор подключен к точке соединения первого и второго конденсаторов, а обмотка реле включена между вторым входом активного RCфильтра и общей шиной, введены эле мент задержки, выходной коммутатор и третий конденсатор, подключенный одним выводом к выходу активного RC-фильтра, а другим выводом -чер размыкающий контакт выходного коммутатора - к выходу операционного усилителя, а через замыкающий контакт - к общей шине, при этом элемент задержки включен между управляющим входом выходного коммутатора и вторым входом активного RC-фильтра. На фиг, 1 приведена электрическая принципиальная схема предложенного активного НС-фильтра; на фиг. 2 - временные диаграммы. Активный НС-фильтр содержит входной коммутатор, выполненный например, на реле 1, резистор 2, первый и второй конденсаторы 3 и 4, резистор 5 цепи отрицательной резистивной обратной связи, ОУ 6, первый вход 7 активного RC-фильтра, выход 8 активного НС-фильтра, второй вход 9 активного НС-Фильтра, третий конденсатор 10, выходной коммутатор 11, элемент за.держки 12, Активный RC-фильтр работает следующим образом. Величина емкости второго конденсатора 4 выбирается таким образом, чтобы емкость эквивалентного конденсатора состоящего из последовательно включенных первого и второго конденсаторов 3 и 4, была достаточно малой и не возникала переходного процесса на .выходе активного RC-фильтра обусловленного скачком напряжения на входе. Через время, необходимое для усг тановления постоянной составляющей на выходе активного НС-фильтра, элемент задержки 12 посредством выходного коммутатора 11 переключает третий конденсатор 10 от общей шины к выходу операционного усилителя б, после чего активный RC-фильтр переходит в режим фильтрации, каки в прототипе, Таким образом,так как емкость эквивалентного конденсатора, состоящего из последовательно соединенных первого и второго конденсаторов 3 и 4, определяющих длительность переходного процесса, -выбирается малой, и третий, конденсатор 10 подключен одной обкладкой к выходу активного RC-фильтра, другой - к общей шине, то переходного процесса на выходе активного RC:фильтра не возникает и напряжение на выходе устанавливается по экспоне те, время которой пропорционально произведению величины резистора 2 и третьего конденсатора 10 и в три . аза меньше времени затухания переходного процесса по сравнению с известным активным RC-фильтром. Технический эффект от использования изобретения по сравнению с базо-г вым объектом заключается в повышении быстродействия, В базовом объекте время установления постоянной состав ляющей на выходе активного RC-фильтр определяется затухающим переходньм процессом, в то время как в предлаI гаемом активном КС-фильтре напряжение на выходе устанавливается по экспоненте, и поясняется временными диаг.раммами (фиг. 2), где приняты следующие обозначения: - отношение

величины напряжения на выходе активного RC-фильтра к установившемуся значению; t - время замыкания замыкающего контакта реле 1; tyc-r-i время установления напряжения на выходе базового объекта; время уста новления напряжения на выходе предлагаемого активного RC-фильтра; t ось времени в секундах; сплошная линия - временная характеристика установления напряжения на выходе предла rajsMoro активного КС-фильтра;пунктир-/ная линия - для базового объекта. Время установления напряжения на выходе базового объекта t 2,7 с; на выходе активного фильтра t 0,9 с (фиг. 2). Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с базовым объектом обеспечивает повышение быстродействия активного RC-фильтра в 3 раза.

i/cm2

J tycmlilc)

иг.2

АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР, содержащий операционный усилитель с цепью отрицательной реэистивной обратной связи,неинвертирующий вход которого подключен к общей шине,первый и второй конденсаторы,первые выводы которых подключены к инвертирующему входу :и выходу операционного усилителя соответственно, а вторые выводы объединены и являются выходом активного ,КС-фильтра, входной коммутатор), выполненный, например, на реле, первый вход активного RC-фильтра через последовательно соединенные замыкающий контакт реле и резистор подключен к точке соединения первого и второго конденсаторов, а обмотка реле включена между вторым входом активного КС-фильтра и общей шиной, о тличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены элемент задержки, выходной коммутатор и третий конденсатор, . подключенный одним выводом к выходу активного RC-фильтра, а другим выводом через замыкающий контакт выходного коммутатора - к выходу операционного усилителя, а через размыкающий контакт - к общей шине, при это § элемент задержки включен между упт Г равляющим входом выходного коммутато- (Л ра и вторым входом активного RC-4иль-J ра тра.