Активный -фильтр Советский патент 1978 года по МПК H03H7/10 

Изобретение относится.к радиоэлектронике и может использоваться в устройствах, в кбторых осуществляется фильтрация сигналов в области низких частот при повышенных требованиях к крутизне амплитудно-частотной.характеристики фильтра.

. Известен активный ЦС-фильтр, состоящий из последовательно соединенных усилителей напряжения, первого и второго интеграторов, выполненных на операционных усилителях, и резистивного делителя напряжения, причем вьаход второго интегратора через резистор подключен к инвертирующему входу операциониого усилителя, на котором выполнен усилитель напряжения. Между ,выходают втодюго интегратора и усилителя напряжения включена пара последовательно включенных резисторов.

Вьаход фильтра подключен к соединенным между собой выводам этих резисторов ..

ОгэГнако известный активный ВС- ильтр не дает возможности значительно уменьишть выходное сопротивление фильтра без существенногю усложнения схемы. При большом выходном сопротивлении 4 €льтра может ©ыть допущена значительная погрешность реализации заданной передаточной функции.

Цель изобретения - уь еньшенне выходного сопротивления фильтра при сохранении высокой добротности полюсов и нулей передаточной функции,

Для этого в предлагаемом активном КС-фильтре резистивный делитель напряжения включен между входом первого интегратора и неинвертирующим входом операционного усилителя второго интегратора, причем на инвертирующие входы операционных усилителейf на которых выполнены первый интегратор и усилитель напряжения, через соответствующие резисторы подан входной сигнал, а выходом фильтра является выход усилителя напряжения, выполненного на операционном усилителе.

На чертеже представлена структурна электрическая схема предлагаемого активного ВС-фильтра.

Активный ВС-фильтр состоит из последовательно соединенных усилителя 1, напряжения, первого и второго интеграторов 2 и 3, выполненных на операционных усилителях 4-6 и резистивного делителя 7 напряжения, причем выход второго интегратора 3 через резистор 8 подключен к 1инвертирукЕцему входу операционного усилителя 4, на котором выполнен усилитель 1 напряжения; резистивный делитель 7 напряжения включен между входомпервого интегратора 2 и неинвертирующим входом операционного усилителя 6 второго интегратораЗ причем на инвертирующие входы операционных усилителей 5 и 4, на которых выполнены первый интегратор 2 и усилитель 1 напряжения, через соответствующие резисторы 9 и 10 подан входной сигнал, а выходом 11 фильтра является выход усилителя 1 напряжения, выполненного на операционном усилителе 4. Первый интегратор 2 содержит конденсатор 12 и резистор 13, а второй интегратор 3 - конденсатор 14 и резистор 15, Усилитель 1 напряжения содержит также резистор 16, а резистивный делитель 7 Напряжения - резисторы 17 и 18. Активный ЙС-фильтр работает следующим образом. Сигнал 1} .gjjj на выходе активного RC-фильтра состоит из четырех слагаемых: первое представляет собой выходной сигнал, преобразованный в соот ветствии с передаточной функцией последовательно включенных первого и второго интеграторов 2 и 3 и усилителя 1 напряжения (сигнал обратной связи) ; второе - входной сигнал, преобразованный Б соответствии с передаточной функцией последовательно включенных интегратора 2 при подаче сигнала на резистор 9, интегратора 3 и делителя 1 напряжения; третье слагаемое представляет собой выходной сигна преобразованный в соответствии, в пере даточной функцией последовательно вкл ченных резистивного делителя 7 напряженин, интегратора 3 при подаче сигнала (сигнал обратной связи) на неинвертирующий вход операционного уси лителя 6 и усилителя 1 напряжения; четвертое слагаемое представляет собой входной сигнал, преобразованный в соответствии с передаточной функцией усилителя 1 напряжения при гюдаче сигнала на резистор 10. Следовательно, справедливо соотношениеSblX Bblx ll 2r 3l Bx a 1вых-К4- 22 31 + где и5,у-сигнал на выходе фильтра 11; Ugj, - сигнал на входе фильтра; К JJ - передаточная функция интегратора 2 ; K,7.j - передаточная функция интегратора 3; Кдц - передаточная функция усилителя напряжения 1; Кц - передаточная функция интегратора 2 при подаче сигнала на резистор 9 ; передаточная фукция резисвного делителя 7 напряжения; 22, передаточная функция интегтора 3 при подаче сигнала на неинртирующий вход операционного усителя 4;-. передаточная функция усителя 1 напряжения при подаче сигла на резистор 10, По окончании преобразований полуется выражение передаточной функи активного RC-фильтра К|2 К,, l-KjjK2,Kj|-K Окончательное выражение передаточой функции фильтра - Ь& io y 9T i5gu iV а i-KjjK2jWjj-K Тогда для амплитудно-частотной ха-. актеристики предлагаемого филь.тра праведливо соотношение: t-Kjj K i Ы при о) IT(P)|.O 9 12 15М Следовательно, передаточная функция предлагаемого фильтра имеет вид (Р) 0р2+о, И соответствует передаточной функции заграждающего фильтра. Таким образом, предлагаемый активный RC-фильтр реализует передаточную функцию заграждающего фильтра и содержит каноническое число конденсаторов (два конденсатора). По сравнению с известным активным ДС-фильтром выход предлагаемого активного RC-фильТра совпадает с выходом операционного усилителя, охваченного глубокой отрицательной обратной связью, что обеспечивает erQ низкое выходное сопротивление. Благодаря

этому при построении малозвенных фильтров существенно повышается точность реализации заданной амплитудночастотной характеристики.

Формула изобретения

АКТИВНЫЙ RC-фильтр, состоящий из последовательно соединенных усилителя напряжения, первого и второго интеграторов, выполненных на операционных усилителях, и резистивного делителя напряжения, причем выход второго интегратора через резистор подключен к инвертирующему входу |)перационного усилителя,на котором выполнен усилитель напряжения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения выходного сопротивления фильтра при сохранении высокой добротности полюсов и нулей передаточной функции, резистивный делитель напряжения включен между входом первого интегратора и неинвертирующим входом операционного усилителя второго интегратора, причем на инвертирующие входы операционных усилителей, на которых выполнены первый интегратор и усилитель напряжения, через соответствующие резисторы подан входной сигнал, а выходом фильтра является выход усилителя напряжения, выполненного на операционном усилителе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1 UrriverbaB aclave Ii Eterb-Виги Brown feceach corpot ation. Каталог фирмы 20 Bf-Qwn, 1973, стр. 6., фиг.8.

1