Активный фильтр Советский патент 1981 года по МПК H03H7/08 

(54) АКТИВНЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться-при построении селективных устройств в автоматике, измерительной технике и связи. По основному авт. св. № 731559 известен активный фильтр, содержащий источник входного сигнала и звено второго порядка, состоящее из последовательно включенных инвертирующих первого и второго интеграторов и активного сумматора с цепью отрицательной обратной связи, причем выход активного сумматора соединен со входом первого инвертирующего интегратора, а неинвертирующий вход активного сумматора через первый резистор подключен к выходу источника входного сигнала, а через второй резистор - к выходу первого инвертирующего, интегратора, при этом выход первого инвертирующего интегратора соединен с неинвертирующим входом активного сумматора через конденсатор. Известный активный фильтр обладает высокой добротностью, стабильностью характеристик 1. Однако добротность данного фильтра зависит от частоты. Цель изобретения - уменьщение зависимости добротности фильтра от частоты. Для достижения цели в активном фильтре, содержащем источник входного сигнала и звено второго порядка, состоящее из последовательно включенных инвертирующих первого и второго интеграторов и активного сумматора с цепью отрицательной обратной связи, причем выход активного сумматора соединен со входом первого инвертирующего интегратора, а неинвертирующий вход активного сумматора через первый резистор подключен к выходу источника входного сигнала, а через второй резистор - к выходу первого инвертирующего интегратора, при этом выход первого инвертирующего интегратора соединен с неинвертирующим входом активного сумматора через конденсатор, неинвертирующий вход активного сумматора через конденсатор соединен с общей шиной. ha чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого фильтра.

Активный фильтр содержит источник входного сигнала 1, звено 2 второго порядка, состоящее из последовательно включенных инвертирующих первого 3 и второго 4 интеграторов и активного сумматора 5 с цепью отрицательной обратной связи 6, первый резистор 7, второй резистор 8, конденсаторы 9 и 10.

Активный фильтр работает следующим образом.

Входной сигнал через первый резистор 7 поступает на неинвертирующий вход активного сумматора 5, который вместе с инвертирующими первым 3 и вторым 4 интеграторами соединен в кольцо для образования звена второго порядка 2. Такое кольцо звеньев первого порядка образует звено второго порядка, в котором затухание колебаний определяется только неидеальностью операционных усилителей и конденсаторов (при «идеальных элементах образуется генератор). Поэтому для образования контролируемого и регулируемого затухания, т. е. контролируемой и регулируемой добротности, введены резисторы 7 и 8. Конденсатор 9, включенный параллельно второму резистору 8, позволяет образовать активный RCфильтр третьего порядка. Поскольку конденсатор 9 включен параллельно одному из плеч резистивного делителя, управляющего добротностью, то добротность оказывается зависящей от частоты. С целью уменьщения зависимости добротности фильтра от частоты между неинвертирующим входом активного сумматора 5 и общей шиной включен конденсатор 10. Указанная цель достигается при условии независимости от частоты коэффициента передачи цепи с выхода интегр- тора 3 на неинвертирующий вход

активного сумматора 5, т. е. выполняется равенство

Ci, С

3

где gT

Ч

Таким образом, введение дополнительного конденсатора позволило снять ограничения, накладываемые на постоянную времени звена, что привело к расширению частотной области применения фильтра.

Предлагаемый фильтр экспериментально проверялся при использовании операционных усилителей типа К284УД1 и работал в диапазоне частот от долей герц до единиц килогерц. Отличие экспериментальных данных от расчетных не превышало отклонений, обусловленных наличием допуска на компоненты. На частоте квазирезонанса, равной 10 кГц, наблюдались уже значительные отклонения параметров от расчетных величин, что объясняется конечной полосой пропускания операционных усилителей. Увеличить верхнюю рабочую частоту фильтра можно применением других операционных усилителей, например типа 153УД1, так как она зависит не от структуры фильтра, а от элементной базы.

Формула изобретения

Активный фильтр по авт. св. № 731559, отличающийся тем, что, с целью уменьшения зависимости добротности фильтра от частоты; неинвертирующий вход активного сумматера через конденсатор соединен с общей шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 731559, кл. Н 03 Н 7/08, 24.04.78 (прототип) .