Звено активного RC-фильтра Советский патент 1982 года по МПК H03H11/12 

(54) ЗВЕНО АКТИВНОГО РС ИЛЬТРА

1

Изобрегение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных линейных радиотехнических цепях.

Известно звено активного RC- HJbTpa, состоящее из трех секций, включенных каска дно. Первая секция, реашзующая простой положительный нуль передачи, собрана на операционном усилителе в дифференциальном включении и содердсит три резистора и конденсатора. Вторая секция, Q реализуквдая простой отрицательный нуль передачи, собрана на операционном усилителе в трехполюсном включении и содержит два резистора и конденсатор. Третья секция, реализующая пару комплексно со- ,5 пряженных полюсов, представляет собой известную схему э;юментарного фильтра нижних частот Рауха и содержит одараиионный усилитель в трехпопюсном включе,нии, три резистора и два кшденсагораГ. 20

Недостатками известного эвена являются слсжность схемь склонность к возбуждению на высоких частотах, обусловленных нарастающим АЧХ первых двух

.секций; высокий уровень собственных шу мов, определяемый дифференцированием проходящих сигналов в первой и второй секциях, что повьпиает чувствительность схемы к внутренним и внешним фдуктуа. циям. Как известно, уровень шумов является ориим из факторов, ограничивающих динамический диапазон.

Указанные недостатки особенно проявляются фи проектировании многозвенньсх: широкополоснык активных RC-фильтров.

Наиболее близким к предложенному по техническому решению является звено активного RC-фильтра, содержащее шшертирутощий. еще рационный усилитель с конденсатором в цепи обратной связи и два последовательно соединенных резистора, включенных между входом и выходом операционного усилите/и. Точка соединения двух резисторов через третий резистор подключена к общей шине, а через второй конденсатор - к входу звена. Четвертый резистор включен между входгад звена и входом операциогаого усилителя. Выхоаом звена является точка соединения овузс резисторов и к он пенс агор а 23. HeaocTQTKQMH такого звена являются влияния нагрузки на работу и характеристики звена, что объясняется большим BbcsooHbiM сопротивлением схемы и его частотной зависимостью; узкий динамический онапазон, ограничиваемый максиMarfcHbiN-f неискаженным коэффициентом передачи, который в данной схеме опреде ляется не только отноше1шем допустимого напряжения на выходах операционных усилителей к входному напряжению, но и цопол штельным ограничением, определяе мым соотношением параметров резисторов схемы, что обусловлено снятием выходного сигнала не с выхода операционного усилителя, а через делитель. Цель иаобретения - расширение динамического диапазона и исключение влияния сопротивления нагрузки на характеристики звена. Поставленная цель достигается тем, что в звено активного КСм 1Иль ра, содер цергжащее операционный усилитель, первый конденсатор, включенный в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя, четыре резистора, пер вый и второй из которых соединены последовательно и включены между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, третий резистор одниМ выводом подключен к вхору звена, а так же второй конденсатор, одним выводом подключенный к точке соединения первоГО и второго резисторов, введен дополни тельный операционный усилитель с резис тивной отрицательной обратной связью, причем другие выводы третьего ресзистора и второго конденсатора прдключены к точке соещгаения первого и второго ре- atCTopoB и к инвертирукяцему входу дополнительного операционного усилителя соответственно, а четвертый резистор включен между выходом операциснного усилителя и инвертирующим входом дополнительного операционного усилителя. На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предложенного уст ройства. Устройство содержит операционный усилитель (ОУ) 1, первый конденсатор 2, первый и второй резисторы 3 и 4, второй конденсатор 5, третий резистор 6, дополнительный операционный усилич-ель 7, четвертый резистор 8, ресзистор 9 отрицательной обратной связи. Звено активного КС-ч})Ильтра работает следующим образом., 9 884 При подаче на вход звена электричес-кого сигнала, характеризуюшегсжя некоторым спектром, на его выхопе происходит выделение составляющих сигнала, гтримыкаюших к собственной частоте звена, которая определяется параметрами конденсаторов 2 и 5 и резисторов 3 и 4, От величины сопротивления резистора 8 зависит ширина и симметрия полосы пропускания звена. Когда значение сопротивления резистора 8 равно величине сопротивления резистора 4, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) звена соответствует се- лективному (полосовому) фильтру второго порядка с симметрично расширенной полосой пропускания. При этом расширение полосы пропускания в сторону нижних частот определяется наличием и способом включения pe tCTopcte 3 и 8, а расширение полосы пропускания в сторону верхних частот- наличием и способом включения конденсаторов 2 и 5. Когда величина сопротивлетшя реаистора 8 больше величины сопротивления peKiCTopa 4, полоса пропускания расширена в сторону верхних частот, и при величине сопротивления резистора 8 близкой к бесконечности АЧХ звена принимает, виц близкий к АЧХ фкльтра верхних, частот второго порядка. Когда величина сопротивления резистора 8 меньше величины сопротивления резистора 4, полоса пропускания звена расширена в стсрону нижних частот, и при величине сопротивления резистора близКОЙ к нулю АЧХ звена принимает вид близкий к АЧХ 4ильтра нижних частот второго порядка, Если резистор 8 выполнить регулируемым, то перестройку полосы пропускания можно осуществлять плавно. В предлагаемом устройстве возможна независимая подстройка собственной частоты (путем изменения резистора 4) и добротности (путем изменения резистора 6). Уровень АЧХ можно регулировать резистором 9. Исключение влияния нагрузки на рабе-ту и характеристики звена достигается за счет сьема выходного сигнала с выхода дополнительно введенного операционного усилителя. Схема подсоединения дополнительж.; операционного усилителя и сьем сигнала с его выхода позволяют снять огракиче ние на максимальный коэффициент макси мально неискаженной передачи напрягкения, зависящее от соотношения параметров элементов сйвмы, т.е. в предлагав59мой схеме неискаженный коэффихшент передачи наггряжекия можно регулировать в широких пределах, ограничиваемых только отношением максимально допустимого напряжения на въкотх операционных усилителей, и максимуму нагфяжения входного сигнала. В предложенном устройстве наиболее полно используются линейные области характеристик обоих операционньЕС усилителей. Использование предложенного звена при проектирсеашш широкополосных фильтров, формирующих частотные характеристики каналов связи, вместо традициданых звеньев с меньшей полосой пропуокания (т.е. элементарных ФНЧ, ПФ, ФВЧ) приводит к упрощению фильтров за счет уменьшения числа звеньев. Кроме того, упрощение формирующих фильтров обеспечивается за счет устранения нагрузки на характеристики звена, в результате чего развязка между звеньями осуществляется без дополнительных развязывающих устройств. Широкий динамический диапазон звена обуслсжливается возможность использования в каналах связи сигналов, характеризующихся больщими напряжениями, что позволяет сократить число промежуточных усилительных устройств в каждом канале связи. Формула изобретения Звено активного КС-ч})ильтра, соцер- жащее операционный усилитель, первый 88 концеисатор, включенный в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя, четыре режсторп, первый и второй из которых соединены псследовательно и включены между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, третий резистор ошшм выводом подключен к входу Жена, а также кснденсатор, одним выводом подключеяный к точке соединения первого и эторого резистора, огличающее - с я тем,что, с целью расипфения динамичазкого диапазона и исключения влия- 1ШЯ сопротивления нагрузки на характеристики звена, введен дополнительный операционный усил гтель и резистивной отрицательной обратной связью, причем другие выводы третьего резистора и второго конденсатора подключены к точке соединения первого к второго резисторов и к. инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя соответственно, а четвертый резистор включен между выходом операционного усилителя и инвертиРУ ЩИМ входом дополнительного операциfflffloro усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Калимболотский Ю, М,, КоролевЮ. В. интез электронных схем. Киев, Вьюшая кола, 1979, с. 209, рис. 719. 2.Авторское свидетельство QCCP о заявке N 2617117/18-09, л. Н ОЗ Н 11/12, 18.О5.79.

А-,

i ll

-t / Л-I

«Nl

CIH