Полосовой активный RC-фильтр Советский патент 1989 года по МПК H03H11/12 

Г

%.

-1

8 flh

:-JILJ

Ю

:Т1:

:i«

i f

9 Xl

---3 Г

Гй

-НН-у

17

У

iL,.....

Г pCD- 1

.,,.4j

:i«

Гй

-НН-у

17

У

Г

гСЭ1

hr

JT

е

iL,......y.j

СП

00

00

CD

rsj

Итобретение относитсл к рлдиотех- инке и прелнаяиачено для нспольтовл- пня в устройствах частотной селекции радиоприемной аппаратуры о

Цель изобретения - упрощение функ- дионсольной настройки и поньппение стабильности передаточной функции

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема полосового активного RC-фильтра.

Полосовой активный НС-(})ильтр содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4 селективные RC-усилите- ли, каждый ит которых включает опера- ционный усилитель 5, резистор 6,первый конденсатор 7, второй конденсатор 8, резистивный делитель 9 напряжения, первый дополнительный реяис- тор 10, второй дополнительный резне- тор 11, инвертирую1ций сумматор 12, содержащий операционный усилитель 13, шестой дополнительный резистор 14, четвертый дополнительный резистор 15, пятый дополнительный резистор 16 и третий дополнительный резистор 17.

Полосовой активный RC-усилитель работает следу1опп1м образом,

Напряжение входного сигнала через резистивный делитель 9 первого селек- тивного НС-усилителя 1 подается на вход этого НС-усилителя и последовательно усиливается первым 1, вторым 2, третьим 3 и четвертым 4 селективным НС-усилителями. С выхода третьего селективного НС-усилителя 3 через второй дополнительный резистор 11 усиленное и отфильтрованное напряжение входного сигнала подается на выход резистивного делителя 9 первого селективного НС-усилителя 1, а с выхода резистивного делителя

9второго селективного НС-усилителя

2 сигнал обратной связи подается через первый дополнительный резистор

10на инвертирующий вход операционного усилителя 5 первого селективного НС-усилителя К Кроме того, с выходов второго и четвертого селективных НС-усилителей 2 и 4 сигналы обратных связей усиливаются с помощь инвертирующего сумматора 12 и подаются через дополнительный резистор 17

на выход резистипного делителя 9 irep вого селективного НС-усилителя 1.

Использование четвертого селективного НС-усилителя 4, инвертирующего сумматора 12 и дополнительного резистора 17 в цепях обратной связи позволяет при гюмо1Г(и изменения номиналов четвертого и пятого дополнителытых резисторов I3 и 16 регулировать амплтудно-частотную характеристику симмерично относительно средней частоты полосового фильтра, а при помощи измнения номиналов резисторов, соединенных с обп1ей тиной в резистивных делителях 9 второго и третьего селективных НС-усилителей 2 и 3,настраиваются центральная частота и фазовый сдвиг на этой частоте полосового активного НС-фильтра„

Введение дополнительного инвертирующего сумматора в цепь обратной связи позволяет получить элементы (резисторы), изменение значений которых приводит к симметричному изменению Лта относительно средней часто-ты полосового фильтра. Это позволяет изменять ширину полос пропускания полосового фильтра по уровням - 3 дК и 0,2 дБ, не влияя на два других параметра (среднюю частоту полосового фильтра и величину фазовой характеристики на этой частоте).

Действительно, допустим, что в общем случае имеется многопетлевая структурао Передаточную функцию для данной структуры можно записать так

И Tj(P)

Т(р1 (1)

- . JLА

(1 -I- п т(р)

-i

j

где Т(р) - передаточные функции

звеньев;

коэффициенты усиления по каналам обратных передач о

Определяют чувствительность Т(Р) к изменению величины yi (одного из коэффициентов усиления по каналу обратной передачи). В результате ТГРЛ г Т(Р)

Л

На

..

Т(Р) Выражение j ---|-yв U гг

П,Т;(Р)

Д.(2)

можно получить

i--г-1 помощью частотного преобразования

uCJo

относительно

средней частоты иУо из низкочастотного прототипа Такое преобразование характеризуется тем, что преобразованные функции сит тметричны относительно средней частоты о Последнее выражение доказывает, что изменение номиналов резисторов в инвертирующем

гумм;гг ре 12 C.X(MI.I (|iHJrt Tpn г миогопгт jieHoii структурой, (Ь(трмирун цем коэгМ)и- циент передачи у, , приводит к ричному изменению АЧХ R результате удается получить неитеративиую процедуру настройки при малом количестве гюдстроечных элементов из-за отсутствия взаимного влияния настраиваемых параметров„

Действительно четвертый и пятый дополнительные резисторы 15 и 16 (Р15 и Р16) входят лишь в выражения для коэффициентов усиления по петле обратной передачи

Л - - .

г (

в выражении для параметров звеньев эти резисторы не входят Поэтому Р15 и Р16 в соответствии с (2) симметрично настраивают АЧХ, не влияя на центральную частоту полосового фильтра, которая, в свою очередь, настраивается при подгонке резисторов в резистив ных делителях селективных усилителей

Таким образом, последовательность неитеративной настройки получается следующей. Резисторами резистивных делителей 9 напряжения второго и третьего селективных FC-усилителей 2 и 3 настраиваются центральная частота и фазовый сдвиг на этой частоте полосового фильтра Затем четвертым дополнительным резистором 15 и пятым дополнительным резистором 16 настраивается ширина полосы пропускания фильтра по уровням - ЗдБ и 0,2 дБ..

Использование четвертого селективного RC-усилителя А позволяет выбрать в качестве аппроксимирующей функции фильтра аппроксимацию с кратными полюсами, имеющую значительно меньшую максимальную добротность полюсов, чем в случае аппроксимаций с некратными полюсами Уменьшение максимальной добротности селективных RC-усилителей за счет использования аппроксимации с кратными полюсами, а также за счет охвата селективных RC-усилителей обратными связями, позволяет увеличить стабильность частотных характеристик фильтра вследствие уменьшения чувст0

нительиости к коиочтюму коэффициенту усиления операционных усилителей, что также позволяет уменьшить напряжение пгума па выходе фильтра,которое определяется чувствительностью амплитудно-частотной характеристики к коэффициенту усиления операционных усилителей.

Возможность усиления сигнала обратной связи с выхода второго и четвертого селективных RC-усилителей 2 и 4 с помощью инвертирующего сумматора 12 на выход резистивного делителя

первого селективного RC-усилителя 1 позволяет выравнять максимальные выходные напряжения на выходе каждого селективного RC-усштителя, что предотвращает перегрузку внутренних селективных Rr -усилителей предлагаемого полосового фильтра при заданном коэффициенте передачи фильтра в полосе пропускания и допустимом входном сигнале

Предлагаемый полосовой активный

RC-фильтр обладает повьщ1еиной стабильностью частотных характеристик и для него имеется возможность неитеративной функциональной настройки.Все

это позволяет снизить трудоемкость изготовления фильтра в микроэлектрон - ном исполнении и использовать его в цепях с высокой чувствительностью в радиоприемной аппаратуре

Формула изобретения

Полосовой активный НС-фильтр по . № 1025009, отличающийся тем, что, с целью упрощения функциональной настройки и повышения стабильности, к выходу третьего селективного RC-усилителя подклюены последовательно соединенные чет- вертый селективный RC-усилитель,инвертирующий сумматор, к второму входу которого подключен выход второго се- ективного RC-Vcилитeля, и третий дополнительный резистор, второй вывод оторого подключен к выходу резистивого делителя напряжения первого сеективного НС-усилителя

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в устройствах частотной селекции радиоприемной аппаратуры. Цель изобретения - упрощение функциональной настройки и повышение стабильности передаточной функции. Для достижения цели в полосовой активный RC-фильтр к выходу селективного RC-усилителя 3 подключены последовательно соединенные селективный RC-усилитель 4, инвертирующий сумматор 12, содержащий операционный усилитель 13, резисторы 14 - 17. Использование вновь введенных элементов в цепях обратной связи позволяет при помощи изменения номиналов резисторов 15 и 16 регулировать АЧХ симметрично относительно средней частоты полосового фильтра. Предлагаемый фильтр обладает повышенной стабильностью частотных характеристик и для него имеется возможность неитеративной функциональной настройки. 1 ил.