Перестраиваемый активный @ -фильтр,нижних частот второго порядка с полюсом затухания Советский патент 1985 года по МПК H03H11/12 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в измерительной технике и технике электросвязи при построении селективных цепей,« Известен перестраиваемый активный RC-фильтр нижних частот второго порядка, содержащий последовательно соединенные два интегратора, каждый из которых вьшолнен на операционном усилителе, причем выход фильтра соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя первого интегра Бора, вход фильтра соединен через первый резистор с инвертирующим входом операционного усилителя второго интегратора, а через резистивный делитель напряжения входфильтра соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя второго интегратора, выход которого является выходом фильтра, который по этой причине обладает низким выходным сопротивлением DlJ. Однако в данном перестраиваемом активном КС-фильтре для перестройки по частоте необходимо изменять сопро тивления резисторов, входящих в состав первого и второго интеграторов, и одновременно сохранять определенное соотношение между первым резисто ром ирёзистором второго интегратора, т.е.для обеспечения глубины нуля передачи в процессе перестройки необходим синхронное изменение по крайней мере трех резисторов. Поскольку абсолютно синхронное изменение резисторов прак тически невозможно, в процессе перестройки соотношение между сопротивлениями резистора второго интегратора и первого резистора изменятся, что приводит к уменьшению глубины нуля и снижению Затухания на частотах, близких к частоте нуля. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению избирательности при перестройке частоты. Наиболее близким техническим решением к изобретению является перестраиваемый активный RC-фильтр нижни частот второго порядка с полюсом затухания, содержай№1й два последовательно соединенных интегратора, каждый из которых выполнен на операцион ном усилителе, при этом выход второго интегратора через первый резистор соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя первого интегратора, последовательно соединенные второй и третий резисторы, причем другой вывод второго резистора подключен к входу первого интегратора, а также четвертый резистор, один вьтод которого соединен с общей щиной, а другой с инвертиру ощим входом операционного усилителя первого интегратора , при этом другой вывод третьего резистора подключен к инвертирующему входу операционного усилителя второго интегратора Г ЗОднако известный перестраиваемый активный RC-фильтр нижних частот второго порядка с полюсом затухания имеет сложную перестройку и высокое выходное сопротивление. Цель изобретения - упрощение процесса перестройки путем уменьшения .числа синхронно перестраиваемых резисторов и уменьшение выходного сопротивления. Цель достигается тем, что в перестраиваемый активный RC-фильтр нижних частот второго порядка с полюсом затухания, содержащий два последовательно соединенных интегратора, каждый из которых выполнен на операционном усилителе, при этом выход второго инте -ратора через первый резистор соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя первого интегратора, последовательно соединенные второй и третий резисторы, причем, другой вывод второго резистора подключен к входу первого интегратора, а также четвертый резистор, один вывод которого соединен с общей щиной, введен пятый резистор, включенный между входом первого интегратора и неинвертирующим входом, операционного усилителя первого интегратора, при этом другие выводы третьего и четвертого резисторов подключены к неинвертирующим входам операционных усилителей первого и второго интеграторов соответственно, а точка соединения второго резистора с третьим подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя второго интегратора. На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предлагаемого перестраиваемого активного RC-фильтра нижних частот второго порядка с полюсом затухания. Перестраиваемый активный RC-фшIьтp содержит первый 1 и второй 2 интеграторы, первый 3, второй 4, третий 5, четвертый 6 и пятый 7 резисторы. первый интегратор содержит операцион ный усилитель 8, конденсатор 9 и резистор 10, второй интегратор содер жит операционный усилитель 11, резистор 12 и конденсатор 13; второй 4 третий 5, четвертый 6, и пятый 7 резисторы образуют Т-образный перекрытый четырехполюсник 14. Перестраиваемый активный ЕС-фильт работает следующим образом.На выход перестраиваемого активного RC-фильтра входной сигнал посту пает через последовательно включенные интеграторы 1 и 2, через резистивный Т-образный перекрытый четырех полюсник 14, неинвертирующий вход операционного усилителя 8 и интегратор 2, через точку соединения резисторов 4-6, образующих ветви Т-образного перекрытого четырехполюсники 14, и неинвертирующий вход операционного усилителя 11. Т-образный перекрытый четырехполюсник 14 совместно с резистором 3 образует резистивную мостовую схему, причем входной сигнал подается в одну диагональ этой мостовой схемы. а неинвертирующие входы операционных усилителей 8 и 11, между которыми включен резистор 5, соединены со второй диагональю этой схемы. Если обеспечить равновесие моста, т.е. выполнить условие где Rj, R, и R, сопротивлениярезисторов 3, 4, 6 и 7 соответственно, то напряжения на неинвертирующих вхо дах, операционных усилителей 8 и 11 будут одинаковыми независимо от величин резисторов 10 и 12 интеграторов 1 и 2. При этом на некоторой час тоте, определяемой частотозадающим элементами-резисторами 10 и 12 и конденсаторами 9 и 13, а также коэффициентом передачи Ттобразного перекрытосо четырехполюсника 14, напряжение на выходе перестраиваемого активного RC-фильтра оказывается равным нулю, так как равна нулю сумма сигналов, поступающих по трем указанным путям. На этой частоте, таким образом, образуется нуль передачи (полюс затухания). Изменение частото задающих элементов схемы приводит к изменению частоты, на которой обра зуется нуль передачи, что позволяет перестраивать частоту фильтра двумя резисторами 10 и 12. Поскольку выxo, перестраиваемого активного RC-фильтра совмещен с выходом операционног2 усилителя 11, выходное сопротивление достаточно мало и возможно каскадное соединение таких схем без дополнительных развязьшающих устройств. В схеме одновременно создается цепь отрицательной обратной связи через резистор 3 и неинвертирующий вход операционного усилителя 8, и положительной обратной связи через резисторы 3 и 5 и неинвертирующий вход операционного усилителя 11. При .замыкании накоротко резистора 5 знамения напряжения обратной связи на неинвертирующих . входах операционных усилителей 8 и 11, добротность перестраиваемого активного RC-фильтра оказывается бесконечно большой и схема превращается в генератор. Включение резистора 5 обеспечивает-получение контролируемой и регулируемой добротности перестраиваемого активного RC-фильтра, которая не зависит от значения резисторов 10 и 12 и конденсаторов 9 и 13. Поскольку резистор 5 включен в диагональ мостовой уравновешенной схемыj его изменение не влияет на нуль передачи. Обоснование положительного эффекта. Если выполнить условие (lI, а также выбрать резисторы резистивной мостовой схемы из услрвия R - Jlfl.(2) VX где Rj, R, b сопротивления резисторов 3, 4 и 6, то передаточная функция перестраиваемого активного RC-фильтра, опреде- . ляемая отношением выходного и входного напряжений, записывается в виде торов 5, 10 и 12 соответственно;СдИ CYJ- емкости конденсаторов 9 и 13. Таким образом, из выражения (3) следует, что перестройку частоты нож51133656

но осуществлять двумя реэисторачи 10 и 12, не изменяя соотношения между другими элементами схемы. Поскольку выполнение условия (2) не зависит от перестраиваемых резисторов, глубина 5

нуля передачи не изменяется в процес- известным.

се перестройки частоты , что приводит к увеличенмю затухания в полосе задерживания, а следовательно, к увеличению, его из бирательности по сравнению с

ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР НИЖНИХ ЧАСТОТ ВТОРОГО ПОРЯДКА С ПОЛЮСОМ ЗАТУХАНИЯ, содержащий два последовательно соединенных интегратора, из которых выполнен на операционном усилителе, при этом выход второго интегратора через первый резистор соединен с неинвертирующим входом операционного усипителя-первого интегратора, последовательно соединенные второй и третий резисторы, причем другой вывод второго резистора подключен к входу перво го интегратора, а также четвертый резистор, один вывод которого, соединен с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса перестройки путем уменьшения числа синхронно перестраиваемых резисторов и уменьшения выходного сопротивления, введен пятый резистор,включенный между входом первого интегратора и неинвертируквцим входом операционного усилителя первого интегратора, при этом другие выводы третьего и четвертого резисторов подключены к неинвсртирукяцим входам,, операционных усилителей первого и второго интеграторов соответственно а точка соединения второго резистора с третьим подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя второго интегратора. СО 00 Од СП а

y-tr

S

л