Активный пьезоэлектрический фильтр Советский патент 1984 года по МПК H03H11/12 

CD СП

С/0

ел

а

АКТИВНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР, содержащий первую и вторую объединенные по входу ветви, одна из которых состоит из последовательно соединенных первого резистора и пьезоэлектрического резонатора, а другая из второго резистора и параллельной КС-цепи, и операционный усилитель, в цепи отрицательной обратной связи которого включен третий резистор, о тличающийся тем, что, с целью обеспечения одинаковых коэффициентов передачи в полосе режекции . и в полосе пропускания, в него введены инвертор, включенный во вторую ветвь, ключ и дополнительная параллельная RC -цепь, включенная в цепь отрицательной обратной свяэи операционного усилителя мейду его выходом и другим выводом третьего резистора, при этом ключ включен последовательно с резистором параллельной RC -цепи, причем выходы первой и второй ветви объединены и подключены к инвертирующему входу операционного усилителя. С

IPut.f

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах селекции частоты радиотехнических систем.

Известен активный пьезоэлектрический фильтр, содержащий сумматор, выполненный на операционном усилителе, подключенные к сумматору два параллельных канала, в одном из которых включены последовательно инвертирующий операционный усилитель с параллельно соединенными резистором ; и пьезоэлектрическим резонатором в цепи ртрицательной обратной связи и первьй резистор, в другом - после-; довательно соединен-ные второй резистор и второй пьезоэлектрический резонатор Ct и

Недостатком данного активного пьезоэлектрического фильтра является его узкая функциональность из-за невозможности реализации характеристик как полосового фильтра, так и режекторного при обеспечении равенства модулей коэффициента передачи в по(лосе пропускания для режима полосовой фильтрации и для режима режекции.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является активный пьезоэлектрический фильтр, содержащий первую и вторую объединенные по входу ветви, одна из которых состоит из последовательно соединенных первого резистора и пьезоэлектрического резонатора, а другая - из второго резистора и параллельной RC-цепи, и операционньй усилитель, в цепи отрицательной обратной связи которого включен третий резистор, причем другие выводы первой и второй ветви подключены к неинвертирующему и инвертирующему входам операционного усилителя соответственно, неинвертирующий вход операционного усилителя через четвертый резистор соединен с общей шиной СЛТ.

Однако известный активный пьезоэлектрический фильтр не обеспечивает возможности реализации характеристик как полосового, так и режеКторного фильтров с одинаковыми по модулю коэффициентами передачи.

Цель изобретения - обеспечение одинаковых коэффиц1гентов передачи в полосе режекции и в полосе пропускания.

Цель достигается тем, что в актив:ньш пьезоэлектрический фильтр, содержащий первую и вторую объединенные по входу ветви, одна из которых состоит из последовательно соединенных первого резистора и пьезоэлектрического резонатора, а другая - из второго резистора и параллельной RC-цепи, и операционный усилитель, в цепи отрицательной обратной связи которого включен третий резистор, введены инвертор, включенный во вторую ветвь, ключ и дополнительная параллельная РС-цепь, включенная в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя между его выходом и другим выводом третьего резистора, при этом ключ включен последовательно с резистором параллельной RC-цепи, причем выходы первой и второй ветви объединены и подключены к инвертирующему входу операционного усилителя.

На фиг.1 приведена электрическая принципиальная схема предложенного активного пьезоэлектрического фильтра; на фиг.2 - амплитудно-частотные характеристики активного пьезоэлектрического фильтра.

Активньп пьезоэлектрический фильтр содержит операционный усилитель 1, первый резистор 2, пьезоэлектрический- резонатор 3, второй резистор 4, параллельную 1 С-цепь 5, третий резистор 6, инвертор 7, ключ 8, допол{нительную параллельную КС-цепь 9.

Активньш пьезоэлектрический фильтр работает следующим образом.

Коэффициентпередачи по напряжению инв ертора 1 рыбран равным -7. При это передаточная функция схемы, приведенной на фиг.1а, имеет вид

У2(е11ШЕ1

К(р) ,

И1

У3(р) де У1(р)

- проводимость последовательно включенных первого резистора 2 и пьезоэлектрического резонатора 3;

У2(р) проводимость последовательно включенных второго резистора 4 и параллельной RC-цепи 5;

У3(р) - проводимость последовательно включенных третье-. го резистора 6 и дополни тельной R С-цепи 9. Проводимости У1(р) и У2(р) опредеяются по формулам:

У1(р) --1 (2) R

1-- .

У3(р)

+ PtTp) +RS (1

де P - сопротивление резисторов 6

и 2;

Ср.- статическая емкость пьезоэлектрического резонатора 3, а также емкость конденсатора параллельной RC-цепи 9;

сопротивление потерь- пьезоэлектрического резонатора 3, а также сопротивление резистора параллельной RC-цепи 9; р - оператор Лапласа;

постоянная времени, опредеР5ляемая формулой:

проводимость пьезоэлектриче кого резонатора 3 без учета его статической емкости, оп ределяемая по формуле: -:; (5) где Ц - эквивалентная индуктивност пьезоэлектрического резона тора 3; U) - частота последовательного резонанса пьезоэлектрического резонатора 3; Q - добротность пьезоэлектриче кого резонатора 3. Чтобы обеспечить режим режекции в активном пьезоэлектрическом фильт ре, ключ 8 должен быть в замкнутом положении. При этом проводимость У2(р) определяется выражением (P PIupVpsVRs а передаточная функция (1) с учетом формул (2) - (6) принимает вид f P PslO P pllp- PT- s) 7 3 )f 2 2 P + где p - постоянная времени, определяемая формулой: i:p Rc

Варианты амплитудно-частотных характеристик режекторного фильтра, соответствующие выражению (7), показаны на фиг. 2а и б пунктирной линие

Чтобы обеспечифь режим полосовой фильтрации, ключ 8 должен быть в разомкнутом положении. При этом проводимость У2(р) определяется выражением

2 R T7pcr

R+1/pCp 1 + рТр

где f - сопротивление резистора 4,

Передаточная функция (1) с учетом формул (2), (3), (4), (5), (8) и (9)

принимает знд

- U),Q-ч, . k Варианты амплитудно-частотных характеристик -полосового фильтра, со- ответствуювдие выражению (10), показаны на фиг. 2а, б сплошной линией. Активньй пьезоэлектрический фильтр выполняет функции режекторного при замкнутом ключе 8 и выполняет функции полосового при разомкнутом ключе В. Из рассмотрения передаточных функций (7) и (10) следует, что в предлагаемом активном пьезоэлектрическом фильтре обеспечивается равенство модулей коэффициента передачи в полосе пропускания для режима полосовой фильтрации и для режима режекции. По. сравнению с базовым объектом полосовой пьезоэлектрический фильтр ПФ2П-28А рЦО.206.024 ТУ,предлагаемый фильтр обладает следующими техническими преимзтцествамнг расширенные функциональные возможности, отсутствие моточных узлов, возможность микроисполнения фильтраS более высокая устойчивость к механическим воздействиям (удары, вибрации) вследствие отсутствия малопрочных моточных узлов. При необходимости поочередного включения в каком-либо устройстве как полосового, так и режекторного пьезоэлектрических фильтров, данное устройство должно содержать ,кроме

полосового фильтра ПФ2П-284 еще и режекторный. Стоимость режекторного фильтра примерно равна стоимости полосового ПФ2П-284 (35 руб.). При использовании предложенного активно Го пьезоэлектрического фильтра, функ ции как полосового, так и режектор S f/Tp l/rps

ного вьшолняются одним и тем же устройством.

Экономический эффект от применения предложенного фильтра будет примерно равен стоимости одного базового фильтра, умноженной на. количество устройств в выпускаемой серии.

0)

Jftp S f/tps tpus.2