Активный RC-фазовый контур Советский патент 1982 года по МПК H03H11/16 

Изобретение относнтся к области радиотехники и предназначено для построения линий задержки и фазовых корректоров.

Известно устройство, которое может быть использовано для построения линий задерхски, фазовых корректоров и фазовращателей 1.

Недостатком этого фазового контура являет„сп большее (на два ) число частотно-задающих элементов и большая нестабильность частот полюса и нуля.

Наиболее близким к предложенному по техническому решению является активный RC-фазовый контур, содержащий дифференциальный операционный усилитель (ЛОУ), охваченный емкостной отрицательной обратной связью, между выходом которого, являющимся выходом активного RC -фазового контура, и источником сигнала вкл эчены последовательно соединенные первый резистор и первый конденсатор, между точкой соединения первого резистора и первого конденсатора и инвертирующимвходом ДОУ включен второй резистор, а между источником сигнала и неинвертирующим входом ДОУ включен резистивный делитель Г2 .

Недостатком этого устройства является значительный разброс номиналов

элементов для регипизации добротности большей 1, а также высокай чувствительность частоты полюса к плоцади усиления ДОУ, что сужает частотный диапазон его работы.

Цель изобретения - расширение час,тотного диапазона работы активного

10 RC-фазового контура.

Цель достигается тем, что в активный Rt-фазовый контур, содержащий первый дифОерендиальный операционный усилитель (ДОУ ), охваченный емкост15ной отрицательной обратной связью, между выходом которого, являющимся выходом активного RC-фазового контура, и источником сигнала включены последовательно соединенные первый

20 резистор и первый конденсатор, к инвертирующему входу ДОУ подсоединены одним .выводом второй резистор, а между источником сигнала и неинвертирукядим входом. ДОУ включен резис25тивный. делитель, второй ДОУ, охваченный резисгивной отрицательной обратной связью, неинвертирующий вход которого подключен к точке соединения первого резистора и первого30

.конденсатора, а выход - к другому ннводу второго резистора, при этом его инвертируюьчим входом и выходом активного ftC-Фазового конт ра включен третий резистор. На чертеже приведена принципиал ная электрическая схема предлагаем устроПства. Активный RC-фазовий контур соде жит два дифференциальных операцион усилителя 1 и 2, два конденсатора и,4, четыре резистора 5 - 8 и рези тивнып делитель 9. Устройство работает следуюи им образом. Входной гармонический сигнал по ется на инвертирующий вход ДОУ 1 ч резРС-цепь 10/ДОУ 2 и RC-цепь 11, и через резистивный делитель 9 на неинвертирующий вход ДОУ 1, который одновременно охвачен частотнозависимой отрицательной обратной связью через эти хсе RC-цепи 10 и 11, что позволяет получить следующую передаточную функцию фазового контура второго порядка рПрс|,) (,j Т{р)зе р1+ pdpu/o+ujl где ае- - коэффициент передачи делит j. -, . /vliiW,f IT- г г 1 А / а Ж.1с-Д1; Р Ч PI где t - постоянная времени RC-цепи 10; f - постоянная времени RC-це пи 11; dp - затухание полюса функции F(p); dn - затухание нуля функции R1 - сопротивление незаземленного резистора делителя 9 R1 - сопротивление заземленног , резистора делител.я 9; Q- м - добротность полюса; ,. R5. R5 - сопротивление резистора 7; R6 - сопротивление резистора 8. Для получения амплитудно-частотной характеристики активного RC-фазового контура необходимо, чтобы в выражении (1) .Hs этого условия при f f/j находим необходимую величину коэффициента 2 - df 2 + dp Если, например ,dp 0,1 (т.е. Q 10) , то Ж. - 0,95. Чем тем в ди Если выражение для фазового сдвига имеет вид dp . 4(U) ) . JT - 2arctg цг - откуда следует, что в диапазоне частот от U О до LO оо фазовый сдвиг изменяется от 18Q® до -180. Зависимость модуля комплексного коаффициента передачи от частоты (.т.е. амплитудно-частотная характеристика ) находится из выражения (1 ) заменой в нем р на joi (u.)a Ojg T(jiu) 31 ylcoj )i +wldpV Jt Из выражения (J2l следует, что при do -dp модуль коэффициента пере,дачи активного RC-фазового контура частотно-независим и равен i Кроме того, в случае идеальных операционных усилителей 1 и 4 частоты нуля (Jo) и полюса( Wp) совпадает, т.е. , WO WPПрииспользовании реальных операционных усилителей 1 и 2 из-за ограниченности их площадей усиления , .,. /л. - коэффициент усиления ДОУ/ - граничная ча-стота усиления ДОУ, частоты нуля и полюса не совпадают. Hl.lif)| . Неравномерность коэффициента передачи активного RC-фазового контура при изменении площадей усиления П и it характеризуется чувствительностямиFT / . 1 1,к И и Г f п;-5п; т ЧVT4меньше эти чувствительности, стабильнее коэффициент передачи апазоне частот, т.е. тем шире диапазон частот активного RC-фазового контура. Для добротности полюсавр О(при этом 1 + k 2) и при .П указан чувствительности равны 5„ И п; . . Из последнего выражения видно, что О..с - Э М + J 1 Для устройства-прототипа частот полюса Lu р с учетом ограниченности щади усиления П определяется выра жением ,-COP(I.ID). а чувствительность частоты полюса к нестабильности площади усиления равна где D - показатель, зависящий от отношения параметров элем тов Т-образного КС-моста /., 02 , ClRlS С1 G-1R1 ) В устройстве-прототипе затухание полюса dp определяется соотношением постоянных -времени t и Ci -1 iПоэтому, даже для получения ности Qp. 1 (dp 1) показатель 0 и чувствительность частоты полюса площади усиления П в устройстве-п тотипе в 4,5 раза больше, чем в пр лагаемом RC-фазовом контуре. Если требуется получить добротность цолюса Эр 10, то необходимо ,. 1цметь -1- 100. При этом, если это Ч... соотношение обеспечено перекосом емкостных элементов, тоD 10, есл же резистивных, то D 40. Таким образом, для предложенно активного ВСгфазового контура, чув wS вительность частоты полюса в диа- I . .п пазоне добротностей полюса от 1 до 10 уменьшается в 4,5 раза (при ) и в 5 раз или 20 раз (при Qp 10). Из полученных результатов следует что при одинаковых требуемых чувствительностях 5 г g предлохсенном устройстве необходимая площадь усиления П может быть в 5 или 20 раз меньше (в зависимости от того, разбросом каких элементов определяется добротность), чем в прототипе, а это позволяет для реализации предложенного устройства использовать менее дорогие операционные усилители. Полученный положительный эффект достигается также в дуальной схеме активного RC-фазоврго контуоа, в которой резистивные и емкоотные элементы меняются местами. Формула изобретения Активный RC-фазовый контур, содержащий первый дифференциальный операционный усилитель ( ДОУ ), охваченный емкостной отрицательной обратной связью, между выходом которого,являющимся выходом активного RC -фазового контура, и источником сигнала . включены последовательно соединенные первый резистор и первый конденсатор, к инвертирующему входу ДОУ подсоединен одним выводом второй резистор, а между источником сигнала и неинвертирующим входом ДОУ включен резистивиый делитель, отличающийся тем, что, с целью расширения Частотного диапазона его работы, введен второй ДОУ, охваченный резистивной oTi ицатепьной обратной связью, неинвертирующий вход которого подключен к точке соединения первого резистора и первого конденсатора, а .выход - к другому выводу второго резистора,при этом между его инвертирующим входом и выходом активного RC фазового контура включен третий резистор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 664276, кл. Н 03 Н 7/18, 14.12.76. 2.Авраменко В.Л.,Галямичев Ю.П., Ланнэ А.А. Электрические линии задержки и фазовращатели. М., Связь, 1973, с. 30, рис. 2.18 (прототип).