Активный режекторный фильтр Советский патент 1985 года по МПК H03H11/12 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радио.технических устройствах различного назначения.

Целью изобретения является повыше-5 ние стабильности частотной характеристики активного режекторного фильтра.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема активного режек- 10 торного.фильтра; на фиг. 2 - эквивалентная схема активного режекторного фильтра.

Активный режекторный фильтр содержит первый двойной Т-образный RC- . 15 мост 1, первый усилитель 2, первый резистивный делитель 3 напряжения, дифференциальный усилитель 4, второй резистивный делитель 5 напряжения, второй двойной Т-образный RC-мост 6, 20 второй усилитель 7, третий резистивный делитель 8 напряжения, четвертый резистивный делитель 9 напряжения.

Второй двойной Т-образный-RCмост 6, второй усилитель 7, и второй 25 резистивный делитель 5 напряжения образуют дополнительный активный режекторный фильтр 10.

Цепь обратной связи предложенного активного режекторного фильтра состо- зо ит из первого резистивного делителя 3. напряжения, дифференциального усилителя 4, дополнительного активного режекторного фильтра 10 и четвертого резистивного делителя 9 напряжения.

Активный режекторнъй фильтр работает следующим образом, i

Входной сигнал проходит через двойной Т-образный RC-MOCT 1 и усили- ;. тель 2, имеющий положительньй единич-i. ный коэффициент усиления, и поступает на выход активного режекторного фильтра 10. Одновременно входной сигнал через резистивный делитель 8 напряжения, дифференциальный усили тель 4, j включенный для входного сигнала в инвертирзпощем режиме усиления, дополнительный активный режекторный фильтр 10 и резистивный делитель 9 напряжения подается в точку соединения попереч- m ных плеч двойного Т-образного RC-моста 1.

Для удобства рассмотрения принципа работы предлагаемого активного режекторного фильтра представим его в ввде55 эквивалентной схемы (фиг. 2а), на которой цепи входного сигнала и обратной связи разделены.

Коэффициент передачи входного сигнала в точку соединения поперечных плеч двойного Т-образного RC-моста 1 определяется выражением

K2(S)-(1-c/),

Rt где - коэффициент усиления диф ференциального усилителя 4 в инвертирующем режиме усиления;

Rfc и R,pсопротивление резисторов 11 и 12 резистивного делителя 8 напряжения;

KjCS)

коэффициент передаs2-n+4(wTTs чи дополнительного режекторного фильтра 10;

s j|комплексная нормирован 0ная частота входного сигнала;

f. частота режекции;

Кя

коэффициент передачи реR,TR; зистивного делителя 5 напряжения дополнительного активного режекторного фильтра 10;

R.

и R сопротивление резисторов 13 и 14 резистивного делителя 5 напряжения;

М

с6,

коэффициент передачи зистивного делителя напряжения 9;

R.

и R сопротивления резисторов 15 и 16. Обозначим коэффициент передачи по цепи обратной связи активного режекторного фильтра/Зд (выражение для /JPJ. будет рассмотрено ниже).

Коэффициент передачи на выход активного режекторного фильтра 10 для входного сигнала, поступающего непосредственно на вход двойного Т-образного RC-моста 1 определяется выражением

К. (S)

с/ §г;тЩТ-)з

Коэффициент передачи на выход . активного режекторного фильтра 10 для входного сигнала, поступающего в точку соединения поперечных плеч двойного Т-образного RC-моста 1, определяется выражением

KC,(S)

-г-l - +irC -i(:)l 3 Таким образом, результирующий ко эффициент передачи входного сигнала на; выход активного рюжекторноро фил ра K(s).K,,(s).K.(s).-K-tLti.. подставляя значение обе получаем выражение для коэффициента nieредачи активного режекторного фильтра в виде 5 -f+4( ) 5 {s.1 4ri-c.-K,C -° j5Ks) ()3 Из полученного выражения видно, что ввод инвертированного входного сигнала в точку соединения поперечньк плеч двойного Т-образного КСмоста 1 через дополнительный режекторный фильтр 10 при выборе соотношения коэффициентов передачи, удовлетворяющего условию К(1-о,) эквивалентен включению дополнительного активного режекторного фильтра с частотнонезависимой обратной связью глубиной последовательно с активным режекторным фильтром, имекщим частотнозависимую цепь обратной связи, эквивалентную цепи обратной связи предлагаемого активного режекторного фильтра (1мг.2б). Форма частотной характеристики звена с частотнонезависимой обратной связью известна и определяется только коэффициентом передачи по цепи обратной связи о . Рассмотрим форму частотной харак теристики звена с часто,тно-зависи-. мой обратной связью и ее зависимост от параметров цепи обратной связи такого звена. Цепь обратной связи предлагаемого активного режекторного фильтра имеет две параллельные ветви. Первая ветвь образована резистив ным делителем 9 напряхсения, имеющ.им частотнонезависимый коэффициент пер дачи 4к; Вторая ветвь образована резистив ным делителем 3 напряжения, дифференциальным усилителем 4, включенным для напряжения обратной связи в неинвертирукицем режиме усиления, дополнительным режекторным фильт5.4, ром 10, резистивным делителем 9 напряжения и имеет частотно-зависимьй коэффициент передачи /j,,(S) ,Ky K2(S).(1-o(,), - коэффициент перегде oLj дачи резистивного делителя 3 напряжения;R,Rg - сопротивления резисторов 1 7 и 18. К(9) +1 - коэффициент уси ления дифференциального усилителя 4 в нёинвертирующем режиме усиления; K,(S) - - коэффициент пере гS2-H+A()S дачи дополнительного режекторного фильтра 10; - коэффициент пере 2 дачи резистивного делителя 9 напряжения . Результирующ1й коэффициент передачи по цепи обратной связи /3j(s)«:,-b6t2K jK2 (s). (1-rf) Учитывая ранее введенное условие К (1-od)1-oip и р енство К5. выражение для можно записать в виде )K(S) Вблизи частоты режекции коэффициент передачи по частотно-зависиой ветви цепи обратной связи flAS) ал и звена эквиваентной схемы (фиг. 2б) могут быть ыполнены с одинаковой добротностью ри условии ai о. В этом случае аходим К 1 и . Тогда коэфф щиент передачи по цеи обратной связи определится выраением( K(S) Подставляв полученное значение выражение для коэффициента переачи второго звена эквивалентной хемы, получим )5 (S 0 s4i44(-odj3 ( )«(1-вtc ))(-eio))S Модуль коэффициента передачи вто рого звена эквивалентной схемы (-s))fc(o)aj (f-fl)(K )V fi4Hf (4f ИТ Из полученного выражения видно, что форма частотной характеристики второго звена зависит от двух параметров - и оС. На частотах входного сигнала, близких к частоте режекции, форма частотной характеристики не зависит от и определяется только значением oiQ, поскольку в указанной области частот частотно-зависимая ветвь цепи обратной связи не работает (/ь ctO). Очеввдно, что при вылоре d частотные характеристики обоих звен ев эквивалентной схемы в указанной области частот совпадаютЛ По мере отхода частоты входного сигнала от частоты режекции, коэффициент передачи ,(3) возрастает, что приводит к подъему частотной характеристики второго звена, причем этот подъем тем больше, чем бол ше величина cL . Результирующая частотная характеристика активного режекторного фильтра образуется перемножением частотных характеристик обоих звеньев его эквивалентной схе мы. Поскольку форма этих характерис тик в области частот, близких к час тоте режекции, определяется только параметром о(, , очевидно, что ширина полосы подавления результирующей частотной характеристики на уровне также определяется выбором ei . Наличие подъема частотной характеристики второго звена эквивалентой схемы обеспечивает сужение реультирующей частотной характеристии активного режекторного фильтра области малых коэффициентов подавения и увеличение крутизны ее скаов. Обеспечение заданной олось подавления на уровне -3 дБ остигается соответствующим выбоомКоэффициент передачи активного ежекторного фильтра получается еремножением коэффициентов передаи обоих звеньев эквивалентной схе5 М Н - о)5 (s.l)(l-ctJ3 ()MS(-ci,(foCj(-aL,)( () ()K)( Модуль коэффициента передачи активного режекторного фильтра определяется выражением (f-n) (fl)-l6(f«6,)(ы,(fafA Коэффициенты ai и вычисляются, исходя из условий прохождения частотной характеристики активного режекторного фильтра через заданные точки с координатами (fg- |- К) и (fo± --, К), где fp - частота режекции, 4f - полоса подавления на уровне дБ и ifj - полоса подавления на уровне ,Ki

АКТИВНЫЙ РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР, содержащий последовательно соединенные первый двойной Т-образньй КСмост, вход которого является входом активного режекторного фильтра, и первый усилитель, охваченный цепью обратной связи, состоящей из первого резистивного делителя напряжения, включенного параллельно выходу первого усилителя, второго двойного Т-образного RC-Mocra, второго усилителя, вход которого подключен к выходу второго двойного Т-образного RC-моста, второго резистивного делителя напря- жения, подключенного параллельно выходу второго усилителя, причем отвод второго резистивного делителя напряжения подключен к точке соединения поперечных плеч второго двойного Т-образного RC-моста, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частотной характеристики активного режекторного фильтра в обратной связи введены дифференциальный -усилитель, третий и четвертый резистивные делители напряжения, причем выход дифференциального усилителя подключен к входу второго двойного Т-образного RC-моста,. неинвертирующий вход подключен (Л к отводу первого резистивного делителя напряжения, а инвертирующий вход с к отводу третьего резистивного делителя напряжения, включенного между входом активного режективного фильтра и выходом дифференциального усилителя, четвертый резистивный делитель напряжения вклочен между выходом первоО5 го усилителя и выходом второго усилисо теля, при этом отвод четвертого резистивного делителя напряжения подключен 4 СЛ к точке соединения поперечных плеч первого двойного Т-образного RC-моста.

Bxei