Активный RC - фильтр Советский патент 1988 года по МПК H03H11/12 

со

00

а

00

со

1

1381689

IT mp -t-cpdoC

F(p)F --h-pS;b7

где F

LOo UD m, С ,d

При

редачи усилителей р ти, частота и затух деляются по формула

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться п селективных радиоэлектронных устройствах.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона и унификация путем возможности использования интегральных операционных усилителей одинакового быстродействия.

На чертеже представлена структур- ю ная схема активного RC-фильтра.

Активный RC-фильтр содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, первый интегратор 2, второй интегратор 3, первый аттенюатор Аи 15 второй сумматор 5, выход первого сумматора 1 соединен с вторым неинвертирующим входом второго сумматора 5 через второй аттенюатор 6, выход второго интегратора 3 через третий ат- 20 тенюатор 7 подключен к первому инвертирующему входу первого сумматора

1,выход первого интегратора 2 через четвертый аттенюатор 8 подключен к инвертирующему входу второго сумматора 5, между выходом первого сумматора 1 и его вторым инвертирующим входом включен корректирующий элемент

9 с передаточной функцией апериодического звена первого порядка, а между выходом первого интегратора 2 и вторым неинвертирующим входом первого сумматора 1 включены последовательно соединенные корректирующий элемент 10 с передаточной функцией 35 апериодического звена первого порядка и пятый аттенюатор 11.

Активный RC-фильтр работает следующим образом.

Входной гармонический сигнал пос- О тупает на второй сумматор 5 через первый сумматор 1, первый интегратор

2,второй интегратор 3, а также через аттенюаторы 4, 6, 8 соответственно, при этом первьй сумматор 1 охва- 45 затухания а,, и d

коэффицие большой ч частота ну частота п

-затухание

-затухание

-коэффицие тенюаторо

условии, что

где

25

X 30

постоянна интеграто постоянна интеграто коэффицие тенюатора

К - коэффицие тенюатора

К - коэффицие ра на час

Для получения же но-частотной характ сального RC-фильтра (т.е. конструкции п ля) необходимо соот разом подобрать коэ чи аттенюаторов 6,

В общем случае к даточной функции зв тельно, его основны тота нуля сОд и част

мирующий множитель коэффициентом перед частоте, зависят не тивных и емкостных 5Q но и от параметров лителей.

чен отрицательной частотно-зависимой обратной связью через корректирующий элемент 9, первый сумматор 1 и первый интегратор 2 охвачены положительной частнотно-зависимой связью через корректирующий элемент 10 и аттенюатор 11, сумматор 1, первый и второй интеграторы 2, 3 охвачены частотно- независимой обратной связью через аттенюатор 7.

При этом активный RC-фильтр имеет передаточную функцию второго порядка общего вида

IT mp -t-cpdoCJo +daDo/.ч

F(p)F --h-pS;b7 jf-

коэффициент передачи на большой частоте; частота нуля; частота полюса;

-затухание полюса;

-затухание нуля;

-коэффициенты передачи аттенюаторов 6, 8, 4.

условии, что коэффициент передачи усилителей ранен бесконечности, частота и затухание полюса определяются по формулам

(2)

затухания а,, и d

:0

(3)

где

X

к

4

постоянная времени первого интегратора 2; постоянная времени второго интегратора 3; коэффициент передачи аттенюатора 11;

К - коэффициент передачи аттенюатора 7;

К - коэффициент передачи фильтра на частоте полюса.

Для получения желаемой амплитудно-частотной характеристики универсального RC-фильтра второго порядка (т.е. конструкции полинома числителя) необходимо соответствующим образом подобрать коэффициенты передачи аттенюаторов 6, 8, 4.

В общем случае коэффициенты передаточной функции звена и, следовательно, его основные параметры: частота нуля сОд и частота полюс.а сЭр,

затухания а,, и d

а также нормирующий множитель F(j3 , являющийся коэффициентом передачи на большой частоте, зависят не только от резис- тивных и емкостных элементов схемы, но и от параметров операционных усилителей.

Оценкой влияния активных элементов на (О и d может служить относи- тельно изменение этих параметров идеализированного звена.

С учетом конечности усиления операционных усилителей и с учетом внешних корректирующих передаточная функция операционного усилителя определяется следующим отношением

(р)

(4

где

jl( - коэффициент усиления на постоянном токе;

П fu. сОгр - площадь усиления операционного усилителя;

.1

5 гр - граничная частота по уровню 3 дБ.

Ш

С учетом (4) частот а и затухание полюса активного RC-фильтра определяется по следующим формулам

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в селективных радиоэлектронных устройствах. Целью изобретения является расширение частотного диапазона. Активный RC-фильтр содержит последовательно соединенные первый сум- матор, первый интегратор, второй интегратор, первый аттенюатор и второй сумматор, выход первого сумматора соединен с вторым неинвертирующим входом второго сумматора через второй аттенюатор, выход второго интегратора через третий аттенюатор подключен к первому инвертирующему входу первого сумматора, выход первого интегратора через четвертый аттенюатор подключен к инвертирующему входу второго сумматора. Расширение частотного диапазона достигается включением между выходом первого сумматора и его вторым инвертирующим входом корректирующего элемента с передаточной функцией апериодического звена первого разряда, а также включением между выходом первого интегратора и вторым инвертирующим входом первого сумматора последовательно соединенных корректирующего элемента с передаточной функцией апериодического звена первого порядка и пятого аттенюатора. 1 з.п, ф-лы, 1 ил. (Л

со, 4Г (f ,-. т-п;- i- - -п-;-г-п: к. к„) -- --- Xd+K+Ko) ( -- --- (l+K+Kj-K-b - --- (Uef,)(HK-KK,)x У; t, П, -, iljJ (5;

, Г СОр (H-oi.)Wp 1

d,.,K(UK,.K) . - --,-,:- .

COpCOp

-c. 4. .

Пц KCj

.

()% ПдК()-)с

де 4i, - коэффициент передачи активного корректирующего элемента 10 на нулевой часто- 25 те;

оба коэффициент передачи активного корректирующего элемента 9 на нулевой частоте;

-площадь усиления первого 0 сумматора 1;

1 - - площадь усиления усилителя корректирующего элемента 10;

-площадь усиления усилителя первого интегратора 2;

-площадь усиления усилителя

П.

п.

35

П.

второго интегратора 3; - площадь усиления усилителя

корректирующего элемента 9. до Относительные изменения частоты затухания полюса из (2), (3) и (4), (6) равны

до

lJ-1- (

U), 2 Чк .

..jLap(u)..gj-d,.

45

50

fit

.)dp .

Q (U«i.) - Q ()

-.7 1-- - ST

niu

COpCOp

-c. 4. .

Пц KCj

(6)

Как видно из предыдущих соотношений, специальным выбором oi, и ot, обеспечивается существенное уменьшение влияния инерционности операционных усилителей.

Так,- при П, П2 П, П П5 (т.е. при однотипных усилителях в схеме) находим условия

oi, К К, - -Л- -ь 2 л1к

, - К-К- +

do 4К

Р

(8)

до

45

50

55

при которых относительные изменения частоты и затухания полюса равны нулю, что улучшает частотные характеристики схемы на порядок. Условие равенства площадей при этом не обязательно, так как (7) справедливо и при не равных площадях, а достигается соответствующим выбором t/, и

Otj .

Формула изобретения

5

интегратора через третий аттенюатор подключс к первому пипертирующему входу первого сумматора, выход первого интегратора через четвертый аттенюатор подключен к инвертпрующе- ьгу входу второго сумматора, пятьш аттенюатор подключен к второму неин- вертируннцему входу первого сумматора причем первый неинвертирующий вход первого сумматора япляется входом, а выход второго cyм aтopa выходом устройства, о т л и ч а io щ и Гг с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона, между выходом первого сумматора и его вторым инвертирующим входом, а так-;е между выходом и}1тегратора и входом пятого аттенюатора включены корректирующий элементы с исре.даточноГ функf : f.-л,Ох. ±

896

цией апериодического звена первого порядка.

2, Устройство по П.1, отличающееся тем, что, с целью унификации путем обеспечения возможности использования интегральных операционных усилителей одинакового

быстродействия, каждый корректирующий элеме)1т вьтолнен на основе интегрального операционного усилителя, неи1 вертирующий вход которого является входом, а выход - выходом корректирующего элемента, между неинвертирующим входом и выходом операционного усилителя включен резистив- ньм делитель, средний вывод которого подключен к инвертирующему входу

операционного усилителя.

JL