Режекторный фильтр Советский патент 1984 года по МПК H03H11/12 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах. Известен режекторный фильтр,содержащий три операционных усилителя, на первом которых выполнен интегратор, на втором - дифференциатор, входы которых объединены через первый резистор и через второй резистор подключены к входу режекторного .фильтра, а выходы подключены к входу сумматора, вьптолненного на третьем операционном усилителе, выход которого через третий резистор подключе к входу дифференциатора lj. Однако в известном режекторном фильтре использование трех опера1ЩОННЫХ усилителей приводит к сужению динамического диапазона сигнало и ограничивает диапазон рабочих час тот. Наиболее близким к предлагаемому является режектбрный фильтр,содержащий два onepatuiOHHbix усилителя выход первого из которых через -первьм резистор соединен с неинвертируюп51м входом второго операционного усилителя, при этом неинвертирующий вход второго операционного усилител через первый конденсатор подключен к входу режекторного фильтра, к которому также подключен первый вывод цепи из последовательно соединенных второго и третьего резисторов, а также второй конденсатор, причем выход второго операционного усилителя является выходом режекторного фильтра, неинвертирующий вход перво операционного усилителя через после довательно соединенные четвертый и пятый резисторы подключен к выходу режекторного фильтра, а их точка соединения подключена к инвертирующему входу второго операционного усилителя, второй конденсатор включен в цепь отрицательной обратной связи первого операционного усилите ля, а шестой резистор включен между инвертирующим входом первого операционного усилителя и выходом режекторного фильтра 21. Однако известный режекторный фильтр характеризуется ограниченными подавлением сигнала на частоте режекции и диапазоном рабочих частот из-за применения операционных усилителей в режиме усиления. Цель изобретения - увеличение подавления сигналов на частоте режекции и расширение диапазона рабочих частот при одновременном упрощении режекторного фильтра. Поставленная цель достигается тем, что в режекторный фильтр, содержащий два операционных усилителя, выход первого из которых через первый резистор соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, при этом неинвертирующий вход второго операционного усилителя через первый конденсатор подключен к входу режбкторного фильтра, к которому также подключен первый вывод цепи из последовательно соединенных второго и третьего резисторов, а также второй конденсатор, причем выход второго операционного усилителя является выходом режекторного фильтра, введен третий конденсатор, включенный между неинвертирующим входом первого операционного усилителя и выходом второго операционного усилителя, второй вывод цепи из последовательно соединенных второго и третьего резисторов подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, а точка соединения второго и третьего резисторов через второй конденсатор подключена к общей шине, при этом инвертирующий вход каждого из one рационных усилителей соединен с его выходом. На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предлагаемого режекторного фильтра. Режекторньй фильтр содержит первый 1 и второй 2 операционные усилители, первый резистор 3, первый конденсатор 4, второй 5 и третий 6 резисторы, второй 7 и третий 8 конденсаторы. Режекторный фильтр работает следующим образе. Возможны два пути прохождения сиг нала с входа на выход режекторного фильтра. Первьй путь: второй 5 и третий 6 резисторы, операционньй усилитель 1, первый резистор 3,операционный усилитель 2. Второй путь: первьй конденсатор А, операционный усилитель 2. На низких частотах реактивное сопротивление конденсаторов велико и сигнал проходит по 3 первому пути, а на верхних частотах реактивное сопротивление конден саторов мало, поэтому сигнал проходит по второму пути. На частотах, близких к частоте режекции, сигнал на выход режекторного фильтра проходит по обоим путям. На частоте ре жекции из-за частотных свойств конденсаторов 4, 7 и 8 сдвиг фаз между сигналами, поступающими на выход режекторного фильтра, составляет 180 а при выполнении соотношения элементов С4 С7 С8 и R5 Д6 3R 3 амплитуды этих сигналов равны, В результате происходит полное подавление сигнала на частоте режек ции. Дпя компенсаций потерь в Цепи конденсатор 8 подключен к выходу ре жекторного фильтра. Благодаря тому, что коэффициенты передачи обоих операционных усилите лей равны единице, режекторный фильтр работает устойчиво, несмотря на. контур положительной обратной связи: операционный усилитель 1, :резистор 3, операционный усилитель 2, конденсатор 8.

(C4CT j6tC7Cb g5- CrC& e)

Р - оператор Лапласса,

где к - проводимость к-резистора, С,,- емкость к-конденсатор а. Дпя получения характеристики ре;Жекторного фильтра с бесконечным затуханием необходимо вьшолнение следующих условий

jbO( ; tooti- рн , - круговая частота нуля передаточной функции, tOp круговая частота полюса передаточной функции, В00- полоса заграждения, люр- полоса пропускания, WPP- круговая частота действительного нуля передат ной функции. круговая частота действ тельного полюса передаточной функции. Условия lOpiCOp ииЗоп и)рн для данной передаточной функции вы полняются тождественно для любых значений параметров элементов схем

Действительно

о

C4cr(j6tCTca S+(j6i

4

аЬд5

ы

t4cr.(j6 + ctC6(.g5 q&

C4g6+C&() . 334 Применение в схеме режекторного фильтра повторителей напряжения упрощает схему за счет отсутствия необходимости в элементах, задающих коэффициент передачи операционных усилителей. Включение операционного усил1|теля в режим повторителя напряжения осуществляется соединением выхода операцибнного усилителя с его инвертирующим входом. Операционный усилитель, включенный в такой режим, обладает более широким линейным участком амплитудно-частотной харакрестйки, чем в режиме усиления сигнала. Поскольку коэффициент передачи активных элементов режекторного фильтра остается постоянным в более широкой полосе частот чем у прототипа, то расширяется диапазон рабочих частот режекторного фильтра. Наличие нуля передаточной функции можно показать формально. Передаточная функция имеет вид ig6 C&CqS 961 Условие u-OJo О вьшолняется при следующем соотношении параметров элементов схемы фильтра 4 С7 С8 С g5 g6 g 3/3 g где : j5 j6tC4q&tC&C((j5C4/cr) ° {С4д6 СЫ.5 + (6САСв Числитель приведенного выражения при данных условиях равен нулю (, а значит и л сОо О .. При этом должно выполняться условие л-bJ р о ql t 5 UC4qe C t()-qa 59ftC4CS 1 . + ) Числитель этого вьражения нулю не рявен Таким образом, при условии С1 СТ и S 36 5/3-д на частоте режекции it)о имеется ну передаточной функции фильтра. Предлагаемый режекторный фильтр бьш реализован на операционных уси лителях типа K1VT40IA. При экспериментальном исследова нии режекторного фильтра при, часто режекции /о 1A5Q кГц получают Затухание А6 Б. при -- 170.П.Я-раметры режекторного фильтра (, -jj- 20 Ц К, где К - коэффициент передачи режекторого фильтра) соответствуют расчетным до частоты 40 кГц. При исследовании прототипа аналох-ичные параметры соответствуют расчетным до частоты 10 кГц. Таким образом, использование операционных усилителей.в качестве повторителей напряжения, а также изменение свйзей мевду элементами приводит к получению более стабильной частотной характеристики режекторного фильтра, распшрению диапазона рабочих частот, увеличению степени подав-. Ленин сигнала на частоте режекции и упрощению схемы.

РЕЖЕКТОРНЫЙ ФРШЬТР, содер щий два операционных усилителя, выход первого из которых через пер вьй резистор соединен с неинвертирующим входом второго операционног усилителя, при этом неинвертирующи вход второго операционного усилите через первый конденсатор подключен к входу режр.кторного фильтра, к которому также подключен первый вывод цепи из последовательно соединенных второго и третьего резисторов, а также второй конденсатор, причем выход второго операционного усилителя является выходом режекторного фильтра, отличающийс я тем, что, с целью увеличения подавления сигналов на частоте режекции и расширения диапазона рабочих частот при одновременном упрощении режекторного фильтра, введен третий конденсатор, включенный между неинвертирующим входом первого операционного усилителя и выходом второго операционного усилителя, второй вьшод цепи из последовательно соединенных второго и третьего резисторов подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, а точка соединения второго и третьего резисторов через второй конденсатор подключена к общей шине, при этом инвертирующий вход каждого из операционных усилителей соединен .с его выходом.