Полосовой активный Rc-фильтр Советский патент 1981 года по МПК H03H11/04 

(54) ПОЛОСОВОЙ АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиотехнике и может .использоваться в автоматике i измерительной технике. По основному авт.св.№438095 известен полосовой активный RC-фильтр, содержащий интегрирующую цепь и операционный усилитель, охваченный цепь отрицательной обратной связи и содержапщй два резистора и включенный между ними второй операционный усилитель с цепью местной емкостной обратной связи, неинвертирукщие вход операционных усилителей объеданены и подключены к выходу упомянутой интегрирующей цепи, выполненной в виде Г-образного RC-звена, а инверти рующий вход первого из упомянутых оп рационных усилителей соединен с резистивным делителем напряжения, вклю ченным на выходе фильтра Ul Однако известный полосовой RC.фильтр нельзя применить, если требуется вычесть сигналы, следующие с частотой, равной частоте квазирезонанса,и с частотой,отличающейся от резонансной, без изменения формы последнего и уменьшения его уровня, Цель изобретения - расширение функциональньк возможностей путем обеспечения вычитания двух сигналов,одан из которых фильтруется, а другой передается без изменения. Поставленная цель достигается тен, что в полосовом активном RC-фильтре, содержащем интегрирующую цепь и операционный усилитель, охваченный цепью отрицательной обратной связ-и и содержащий два резистора и включенный между HHNoi второй операционный усилитель с цепью местной емкостной обратной связи, неннвертируюоще входы операционных усилителей объединены и подключены к выходу упомянутой интегрирующей цепи, выполненной в виде Г-образного RC-звена, а инвертирующий вход первого из упомянутых операционных усилителей соединен с резистивным делителем напряжения,включенным на выходе фильтра, между инвертирующими входами обоих операционных усилителей включены два последовательно соединенных резистора, точка соединения которых является вторым входом устройства; На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предлагаемого устройства, RC-фильтр содержит интегрирующую цепь 1, операционный усилитель (ОУ) . 2, цепь 3 отрицательной обратной связи, резистивный делитель 4 напряжени два резистора 5 и 6 Цепь 3 отрицательной обратной связи состоит из двух резисторов 7 и 8, второго операционного усилителя (ОУ) 9 и конденсатора 10, р езистивный делитель 4 напряжения состоит из резисторов 11 и 12, интегрирующая цепь 1 содержит резистор 13 и конденсатор 14, Полосовой активный RC-фйльтр работает следующим образом. Входной сигнал Uj подается на , первый вход 15 фильтра. На низких частотах, где сопротивление конденciaTopoB велико, цепь 3 обратной связи сильно шунтирует входное сопротивление ОУ 2, поэтому входной сигна полностью затухает и не поступает на выход фильтра. По -мере роста частоты сигнала сопротивление цепи 3 обратной связи возрастает и сигнал на выходе фильтра увеличивается до тех пор, пока не сказывается шунтиру ющее действие интегрирующей цепи 1, На высоких частотах входной сигнал ослабляется интегрирующей цепью 1 и монотонно уменьшается с ростом частоты сигнала, Резистивный делител 4 обеспечивает необходимое усилие ОУ 2, Таким образом, устройстэо реализует функцию полосового фильтра. При подаче сигнала на второй вход 16 на низких частотах сигнал Ug в основном проходит через резистор 5, цепь 3, ОУ 2, так как.сопротивление конденсаторов велико. На высоких частотах этот путь прохождения почти полностью отключается из-за шунтирую щего действия/конденсаторов, и сягнц qpoxoffiT по цепи резистор 6, инвер-. тирующий вход ОУ 2, выход фильтра. Если сбалансировать мост образованны резисторами 5,6,8 и 11 так, 41-0 выполняется R 6 X R R 5 X Ril, где R5,R6, R8 и R11 - сопротивления резисторов 5,6, В и 11, то на низких средних и высоких частотах коэффици ент передачи фильтра Ugj,,/Ue,,постоянный и равный R11/R6 R8/R5 1, Таким образом, фильтр работает независимо от способа включения Г-образной RC-цепи, Используя принцип наложения, получаем формальную связь выходного напряжения с входными J8Ki(P)PgiaHgb gia)/r-7i3l -t4 V% fe-4r5r)/{C,oC,c5,,). )/rt(, - Ufl.V (P) Of с pVg,(e,),Cil где Qg- , g ,g-f , 93 . , и g.rt - проводимости резисторов 5,6, 7, 8, 11, 12 и 13; и, - емкости KorffleHcaTopoB . 10 и 14, Сигнал Ug5{n .(Р) передает на выход без изменения формы, если множитель, при Uftyo (Р) второго слагаемого (О , не зависит от частоты. Это возможно, когда его числитель и знаменатель . равны. Отсюда вытекает равенство % VgsVgs., .a - Q e- gg-i-. ,, которое выполняется, например, при fe 9-fi 95- 9в« G учетом последнего уравнение (l) примет вид Ив ). У)-ЧСР),, ,,, ). С ( Из этого выражения видно, что ни добротность, яи частота резонанса предлагаемого фильтра не изменяются по сравнению с известным (введенные элементы R6 и R5 не входят в знаменатель этого выражения , Наличие разности в коэффициенте при р, определяющем частоту квазирезонанса, не увеличивает чувствительность устройства к изменению параметров, так как малый разбаланс ggQi суммируется с очень большим числом 999ii. Фильтр исследован при следующих значениях элементов: J55 R7 R8 R12 20 кОм; R6 RI1 180 кОм: R13 0,5 -и 1,0 МОм; С 14 10 нФ и СЮ 3,3 нФ, В качестве ОУ использу