Активный фильтр Советский патент 1989 года по МПК H03H19/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах частотной селекции.

Цель изобретения - повьпаение устойчивости активного фильтра.

На фиг.1 приведена структурная схема активного фильтра; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Активный фильтр содержит операционный усилитель 1, ячейки 2 коммутируемых конденсаторов без задержек сигнала, ячейки 3 коммутируемых конденсаторов с задержкой сигнала на один такт, ячейки 4 коммутируемых конденсаторов с инвертированием и за; ержкой сигнала на один такт, ячейки 5 коммутируемых конденсаторов с задержкой сигнала на два такта, ячейки 6 коммутируемых конденсаторов с инвертированием и задержкой сигнала на два так- та,ячейки 7 коммутируемых конденсаторов с задержкой сигнала на три такта, ячейки 8 коммутируемых конденсаторов с инвертированием и задержкой сигнала на три такта, дополнительные входные ключи 9 с управляющими входами 9-19-7, входные ключи 10,дополнительные выходные ключи 11 с управляющими входами 11-1,...t11-6,выходные ключи 12, вход 13 активного фильтра, выход 14 активного фильтра, блок 15 управления, дополнительный конденсатор 16, дополнительную ячейку 17 коммутируемого конденсатора, содержащую первый 18, второй 19, третий 20 и четвертый 21 ключи и коммутируемый конденсатор 22. Ячейка 2 имгзт вход 2-1, выход 2-2, дна управляющих входа 2-3, 2-4J ячейка 3 - вход 3-1, выход 3-2, два управляющих входа 3-3 и 3-4; ячейка 4 - вход 4-1, выход 4-2, два управляющих входа 4-3 и 4-4, ячейка 5 - вход 5-1, выход

D

а

1Ч

5-2, три управляющих входа 5-3, 5-4

и 5-5 ячейка 6 - вход 6-1, выход

6-2, три управляющих входа 6-3, 6-4

и 6-5; ячейка 7 - вход 7-1, выход 1-2

четыре управляющих входа 7-3,...,7-6;

ячейка 8- Вход 8-1, выход 8-2, четыре

управления имеет выходы 15-1,...,15-9, первый 15-10, второй 15-11 входы.

Активный фильтр работает следующим

Передаточная функция активного

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение устойчивости. Активный фильтр содержит операционный усилитель, ячейки коммутируемых конденсаторов (КК) без задержек сигнала, ячейки КК с задержкой сигнала на один, два и три такта соответственно, ячейки КК с инвертированием и задержкой сигнала на один, два и три такта соответственно, входные ключи, выходные ключи, блок управления, конденсатор и ячейку КК. Цель достигается путем исключения накопительных свойств конденсаторов за счет введения параллельно включенных конденсатора и ячейки. 2 ил.

управляющих входа 8-3,...,8-6.Блок 15 фильтра имеет вид

, -г

C,t CjZ 4

.

с; 4-

± с.

где С.,...,С - коэ ициенты полинома

числителя передаточной функции, с ,...,С - коэффициенты полинома

знаменателя передаточн функции.

Коэффициенты С,...,С формируют ячейки 2...8, подключенные с помощью дополнительных входных ключей 9 и 10 во входную цепь операционного усилителя 1, коэффициенты С,...,С - ячейки 2-8, подключенные с помощью ключей 11 и 12 в выходную цепь, а также дополнительная ячейка 17 коммутируемого конденсатора и дополнительный конденсатор 16.

Предположим, что во входной цепи операционного усилителя 1 включены в работу ячейки 2, 4, 5 и 8, а в выходной цепи - ячейки 2, 3, 5 и 7. Это значит, что соответствующие входные, дополнительные входные и дополнительные выходные ключи 9-12 замкнуты благодаря наличию на управляющих входах 9-1, 9-3, 9-7, 11-1, 11-4, 11-5 разрешающих сигналов, подаваемых извне. В выходной цепи включены постоянно в работу дополнительная ячейка-17.и дополнительный конденсатор 16.

На первый вход 15-10 блока 15 управления поступают тактовые импульсы от внещнего генератора (фиг.2а), а на второй вход 15-11 блока управления 15 - от внешнего устройства импульс (фиг.26) ввода для определения начадя работы фильтра. Последний такто

,5 (О) - C2U,4(0) + C,6U,4(P) + С,и„(0),

где с - емкость конденсаторов в выходной цепи.связи. В следующий момент времени t 1 (фиг.2) по второму тактовому пмпульсу формируются управляющие импульсы (фиг.2 г, е, з) на выходах 15-2, 15-4

.

Cn Z

-(и-О

вый импульс, передний фронт которого попал в строб-импульс ввода, определяет момент времени t О (фиг.2).

По этому тактовому импульсу в момент времени t О формируются управ- лякицие импульсы (фиг.2 в, д, ж) на выходах 15-1, 15-3 и 15-6 блока 15 управления. В это время коммутируемые конденсаторы ячеек 2, 4, 5 и 8 заряжаются до напряжения на входе 13 (0), причем напряжение на коммутируемых конденсаторах ячеек 4, -5 и 8 запоминается. В вькодной цепи заряжаются коммутируемые конденсаторы ячеек 2, 3, 6 и 7 до напряжения на выходе 14 1)44(0), причем напряжения на коммутируемых конденсаторах ячеек 3, 6 и 7 запоминаются. В это время, управляющий импульс 15-1 блока 15 управления включает ключи 18 и 21 дополнительной ячейки 17 и ее коммутируемый конденсатор 22 заряжается также до напряжения на выходе (0). Дополнительный конденсатор 16 также заряжается до напряжения (0)« Для упрощения принимаем, что до начала работы фильтра,напряжение на всех конденсаторах было равно нулю.

Таким образом, на выходе 14 в момент времени t О напряжение определяется отношением емкостей конденсаторов ячеек 2 в входной цепи и ячеек 2 и дополнительной ячейки 17, а также дополнительным конденсатором 16 в выходной цепи.

и 15-7 блока 15 управления. В это время в входной цепи коммутируемые конденсаторы ячеек 2, 4, 5 и 8 заряжаются .до напряжения на входе 13 U,(1) причем напряжения на соответствующих конденсаторах ячеек 4, 5 и В запоми51529Д16

каются. В выходной цепи связи в этот момент времени () заряжаются коммутируемые конденсаторы ячеек 2,3,6 и 7 до напряжения на выходе 14 U(1), причем напряжение на коммутируемых конденсаторах ячеек 3, 6 и 7 запоминаются. В это же время дополнительный конденсатор 16 имеет заряд ) - C-bUnCO).10

В момент t 1 на выходе 15-1 блока 15 управления отсутствует управляющий сигнал, а на выходе 15-2 управляющий сигнал блока управления 15 ключи 19 и 21 и на коммути- 15 руемом конденсаторе 22 дополнительс и,,(1) - с,д,(о) ) + C,UH(O) + 2с LV(I)

в момент времени t 2 уравнение для зарядов :

C2U.j(2) -.) + ,5(n) ,,(0) + C,U,(1) + + CeU,4(0) -t- 2CUH (2) ,

Уравнение для зарядов в момент вре- мени t 3:

C2U,,(3) - C4U,5(2) + C;U,,(1) - CgU,3(0) C2U,(3 + + c;Ui(2) - ) + (,4(0) + 2C ин(3).

Далее процесс повторяется. Для мо- мента времени t п:

CjU.Cn) - CU,,(n-l) + C5U,(n.-2) - CgU,3(n-3) ,4(п) + + (п-1) - ,4.(n-2j + ) + 2CU,4(n)2,

Последнее выражение можно записать в Z-области

u,j(z)Ci+ C4Z- +C5Z -C8Z - -u,4(z) c;+ 2C) +

+ - C;.Z

Отсюда передаточная функция фильтра имеет вид.д5

i -ifl -

Ccp-2c )+ clz - cjz + c; z

Формула изобретения 50

Активный фильтр по авт. ев .4 1312728, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости активного фильтра, введены между выходом операционного усилителя и его инвенти- рующим входом параллельно соединенные дополнительный конденсатор и дополнительная ячейка коммутируемого конденсатора, которая содержит первый, второй, тый ключи и ко1-1мути входы первого и тре ются входом дополни коммутируемого конд дом являются выходь того ключей, выход второго ключей соед водом коммутируемог рой вывод которого дом третьего и вход чей, а управляющие четвертого ключе, третьего ключей под ственно к первому и блока управления,

Ц| й ячейки 17 имеется зарк 22 - 1-

c.).

Общий заряд ка конленсатоглх 16 и 22 в этот момент времени C,gU(lJ C,,UH(O) -t- qf;,(i) + с,и„(о).

При условии, что номиналы :он,чон- саторов С,,б С, получают CU,,(1)си,(о) + си,(1) + aii.,(0) 2си,4(1).

Таким образом, дополнительны) конденсатор 16 и дополнительная ячейка Т/ при их параллельном включении исключают накопительные свойства ко)ленса-- торов.

Уравнение для зарядов в момент времени t 1 :

жит первый, второй, третий, четвертый ключи и ко1-1мутируем1. коиденг-атор входы первого и третьего ключей яв.кя- ются входом дополнительно: коммутируемого конденсатора, а выходом являются выходь второго и четвертого ключей, выход первого и второго ключей соединены с первьпч выводом коммутируемого кон/ енсатора, второй вывод которого соединен с выходом третьего и входом четвертого ключей, а управляющие входы первого и четвертого ключе, входы рторого и третьего ключей подключен соответственно к первому и второму выходам блока управления,

Фиг.

f5-ff

J5-W

а

5 15-11

t-.Q t 5 ...

б / П П П П П П

г/5-ZП

ПП

n

e 15- n )155

n

752ГТ

/(;5-5

JT

J}1B-3

JT

n

n

rL

ri

n

JT

ГТ

Л.

ГТ

л.

п

JT

n

JT

JT

JT

JT

JT

JT.

фие.г