Активный RC-фильтр Советский патент 1990 года по МПК H03H11/12 

Z

Вход

-г- 5

I

Ј

Выход о

(Л

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение подавления сигналов вне полосы пропускания. Активный RC-фильтр содержит неинвертирующий усилитель 1, резисторы 2 и 3 и конденсаторы 4 и 5. Цель достигается введением фазосдвигающего звена 6, состоящего из повторителя 7 напряжения, конденсатора 8 и резистора 9, с помощью которых повышается крутизна спада АЧХ фильтра и сохраняется максимальный вносимый фазовый сдвиг Δφ_макс = 180°. 4 ил.

ел ел

со ел

со

Фие.1

1552353

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

Ь ель изобретения - повышение подавления сигналов вне полосы пропускания .

На фиг.I приведена принципиальная

схема активного RC-Аильтра; на Лиг.2 диаграмма нулей и полюсов АЧХ активного RC-Филътра ; на Фиг.З (кривая 1) АЧХ активного RC-Лильтра; на Фиг.4 (кривая П - частотная зависимость крутизны спада АЧХ активного RC-Фипь тра.

Активный RC-Фильтр содержит неинвертирующий усилитель 1, первый резистор 2, второй резистор 3, первый конденсатор 4, второй конденсатор 5, фазосдвигающее звено 6, содержащее

ТГ„ 1 1 В1± -х- (2)

HP) ™-™-- -- . лл/1ил j. п(1 4-ТТ„,Л + 1

I + ВТ , + Р2 CCcfjO - К) ( ЛГ«р7Г+ Г

где Т(р) Т(р)/К.

Диаграмма полюсов и нулей, соответствующая выражению (2), приведена

на фиг.2.

Выражение для АЧХ определяется модулем Т(р)

1Т(р)1

+ а2

Zla b nAc-d F

(3

I

ЭВ ы Л аг3dl 2(Ъ1 - 2cdlV (.

Эу + (b1 )V + (с4 - 2b) V1 + (f J 1Э|

где V .

Сравним выражения (2) и (5)) с соответствующими выражениями для известного устройства, передаточная функция которого получена аппроксимацией по Чебышеву

т4(Р) - -рГЈг; -(Г к;иГ (ь)

(с4.-2Ъ4)Ф 1. п.

эГ Гъ -Кс|-2ьЛФ /;

где К - коэффициент передачи усилителя;

повторитель 7 напряжения, третий конденсатор 8, третий резистор 9.

Активный RC-фильтр работает следующим образом.

Передаточная функция активного RC-фильтра описывается выражением

РЧ4

.О

где

- к ,

К - коэффициент передачи неинвертирующего усилителя.I; Ј RC при условии, что номиналы первого и второго резисторов и первого и второго конденсаторов равны; срс. RjЈ} Pj номинал третьего резистора 9;

С, - номинал третьего конденсатора 8.

Выражение (I), нормированное по уровню, можно зависать в следующем виде:

0

i

Выражение для логарифмической АЧХ

(в дБ) имеет вид

30

В

+ d4. 2H +

- 2Ь)2 .

loflgU + a2- 2W) -

.1- Л-л

(Ь - 2cd)2n + (с (4)

)

}5

40

j

В выражении (2) осуществлена подстановка W 2, что позволяет раз- бить частотную ось на октавы и получить выражение для крутизны спада АЧХ (в дБ/окт), которое легко получить из (4) путем дифференцирования по

5

0

С4 Ј (3 - К4);

, ,-, Ь4 i. ;

4 постоянная времени звеньев известного устройства. Сравнение производят для следующих условий:

Ј4

1, неравномер5

ность АЧХ 3 дБ, что обеспечивается при К, 2,23; К 2,6; €, 3.

На Фиг.З приведены нормированные относительно частоты среза АЧХ активного RC-фипьтра (кривая 1) и устройства-прототипа (кривая 2); на Фиг.4 приведены частотные зависимости крутизны АЧХ обоих устройств, рассчитанные но выражениям (5) и (7). Как видно из зависимостей, крутизна спада АЧХ активного КС-Фильтра (кривая 1) достигает на частоте СОС 20 дР при неравномерности АЧХ cl 3 дР, что превышает крутизну спада АЧХ известного устройства приблизительно на 6 дБ.

CJn

))(

2/х 9/7 срз

0„

°Ґз

СП

+ C-qpj

(11)

Из выражений (8) - (II) можно установить следующее: при Ј const нуль 3г по сравнению с полюсами находится на значительном удалении от мнимой оси, что позволяет пренебречь

Т(р)

1

p +frfccpjO - к) + Р(зг + ) + 1

Это очень важная особенность активного НС-фильтра, так как, изменяя положение нуля 6j с помощью i cpj, в районе частоты среза повышается порядок системы (появляются 3 полюса), что позволяет повысить крутизну спада АЧХ и приблизить ее к крутизне спада АЧХ Лильтра третьего порядка с заданным значением oL . Диапазон изменения вносимого Фазового сдвига можно установить из (1) при р 0 и р Ф О, как видно из выраже- лс-С 0, а при р ао поt ° . При р ния, получают лучают

Т(р ) Я

ргТг + ЗрЈ + 1

ДЧ,

что соответствует а-мвке- ФНЧ второго порядка.

180° для

Таким образом предложенное устрой ство позволяет повысить крутизну спа да АЧХ и сохранить максимальный вносимый фазовый сдвиг 80°.

23536

Причины повышения крутизны спада АЧХ предложенного устройства можно выявить из анализа диаграммы расположения полюсов и нулей (фиг.2).

Положения полюсов и нуля можно определить по следующим приближенным

выражениям

г (з - к)

Ц 2Ј2Ј,рэ

(8)

))(

2/х 9/7 срз

(9)

15

20

им при расчетах в пределах полосы прозрачности.

Например, для 0,01 получают

(5, -15;

сог 8,6

Ot -100;

О, -0,33,

т. -. нулем можно пренебречь, а выражение (2) можно записать в виде

1

- к) + Р(зг + ) + 1

(12)

30

35

40

45

50

Формула изобретения

Активный RC-Фильтр, содержащий последовательно соединенные первый резистор, второй резистор и неинверти-- рующий усилитель, вход которого через первый конденсатор соединен с общей тиной, а выход является выходом активного RC-фипьтра, первый вывод первого резистора является входом активного НС-Фильтра, а с вторым выводом первого резистора соединен первый вывод второго конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения подавления сигналов вне полосы пропускания, введено Лазосдви- гающее звено, вход которого соединен с выходом неинвертирующего усилителя, а выход соединен с вторым выводом второго конденсатора, а Лазосдвигаю- гаее звено выполнено в виде последовательно соединенного третьего конденсатора и повторителя напряжения, вход которого соединен через третий резистор с общей тиной.

Фиг. 2

0,2 a w ю м ю

Фиг. 4

10 U/