Активное @ -звено

 

АКТИВНОЕ RC-ЗВЕНО, содержсццее Последовательно соединенные первый и второй резисторы, неинвертирующий усилитель, инвертирующий усилитель, выход которого подключен к другому ВЫВОДУ первого реТ Т &4« ДА. зистора, вход неинвёртируюцего усилителя через первый конденсатор подключен к общей шине, а к точке соединения первого и второго резисторов подключен, второй конденсатор; отлич. ающеё ся тем, что, с целью увеличения добротности при одновременном раоиирении частотного диапазона в сторону . верхних частот, в него введены два переменшях резистора, первые выводы которых объединены, и рёгулируемьШ усилитель, вход которого подключен к входу инвертирующего усилителя и к другому выводу первого переменного резистора, а вы§ ход - к отводу второго переменного резистора, отвод первого переменного резистора соединен с другим выводом второго конденсатора. ОО СО сл о Фиг.1

(ХМО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3щ) Н 03 Н 11 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ »

ГОСУДАРСТЮЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР

flA ДЕЛАМ ИЗОВ%ТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3432816/18-09 (22) 30.04.82 (46) 23.07.83. Бюл. В 27 (72) Г.Н. Славский .(71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. И.И.Калинина (53) 621.372.543(088 .8). (56) 1. Избирательные системы с обратной связью. Таганрог, 1973, вып. 1, с. 4-13.

2. хьюльсман A.Ï. Активные фильтры. N., "Мир", 1972, с. 52, фиг.2.34 ..

° ° ° ° прототип ) .

54)(57) АКТИВНОЕ RC-SBEH0, содержащее последовательно соединенные

:первый и второй резисторы, неинвертирующий усилитель, инвертирующий усилитель, выход которого подключен к другому выводу первого ре„„SU„„1030956 А зистора, вход неинвертирукщего усилителя через первый конденсатор подключен к общей шине, а к точке соединения первого и второго резисторов подключен второй конденсатор, о т л и ч. а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения добротности при одновременном расширении частотного диапазона и сторону верхних частот, в него введены два переменных резистора, первые выводы которых объединены, н регулируемай усилитель, вход которого подключен к входу инвертирующего усилителя и к другому выводу первого переменного резистора, а вы ход — к отводу второго переменного резистора, отвод первого переменного резистора соединен с другим выводом второго конденсатора.

1030956

5(.

Ю -Хр К Кз 1, 9 -9 К К м (2)

РР., о Р о де fp и ((., - согласно (1) °

Полная передаточная функция от у входа звена до выхода неинвертирующего усилителя 3 в схемах, реализующих полосовой и режекторный фильтры м а

&О (p) г М ЗК„а„< p=i — (З) Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в различных радиотехнических устройствах для селекции радиотехнических сигналов.

Известно активное КС-звено, содержащее последовательно соединенные первый. резистор, неинвертирующий усилитель, второй резистор, инвертирующий усилитель, выход которого подключен к другому выво ду первого резистора, первый кон; денсатор, включенный между. входом инвертнрующего усилителя и общей шиной, и второй конденсатор, подключенный к входу неинвертирующего усилителя ).1).

Наиболее близким техническим решением является активное RC-зве» но, содержащее последовательно соединенные первый и второй резисторы, неинвертирующий усилитель, инвертнрующий усилитель, выход которого подключен к другому выводу первого резистора, вход инвертирующего усилителя через первый кон" ,ценсатор подключен к общей шине, а к точке соединения первого и второго резисторов подключен второй конденсатор f2 ).

Однако известные активные RC-звенья имеют недостаточную добротность на .высоких частотах.

Цель изобретения увеличение,, добротности при одновременном расширении частотного диапазона в сторону верхних частот.

Поставленная цепь достигается цем, что в активное ЯС-звено, содержащее последовательно соединенные первый и второй резисторы, неинвертирующий усилитель, инверти рующнй усилитель, выход которого подключен к другому выводу первого .резистора, вход неинвертирующего усилителя через первый конденсатор подключен к общей тине, а к точке соединения первого и второго резисторов подключен второй конденсатор, введены два переменных реэисто ра, первые выводы которых объединены, и регулируемыми усилитель, вход которого подключен к входу иивертирующего усилителя и к другому выводу первого переменного резистора, а выход - к отводу второго переменного резистора, ртвод первого переменного резистора соединен с другим выводом второго конденсатора.

На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема активного

RC-звена; на фиг. 2 — схема, реализующая полосозой фильтр, на фиг. 3 - схема, реализующая фильтр нижних частот.

Активное RC-звено содержит первый 1 и второй 2 резисторы, неинвертирующий усилитель 3, инвертирующий усилитель 4, первый 5 н второй б конденсаторы, первый 7 и второй

8 переменные резисторы регулируеf мый усилитель 9.

5 Активное RC-звено работает следующим образом

Неинвертирующий усилитель 3 с усилением К охвачен обратной связью через резисторы 1 и 2 и конден10 саторы. 5 и б. При этом формируется полюс функции с частотой f u добротностью ч где R - сопротивление резисторов

1и2;

С - емкость конденсаторов 5 и б (переменный резистор В выполняет роль сумматора - идеального, с передачей 100% напряжения от каждого своего входа к своему выходу ). Передаточные функции от входа звена до выхода усилителя 3 при выключенном инвертирующем усилителе 4 имеют вид для схем (фиг. 1 и 2 ), реализующих функцию полосового фильт-, ра (ПФ) и режекторногог

ЗО - Зр 1

P р )- —.— — —; Р„. =!

Р +p /6+" 1 для схемы (фиг. 3), реализующей

35 функцию фильтра нижних частот (ФНЧ)

4О При работающем инвертирующем усилителе 4 схема, реализующая ПФ, содержащая резисторы 1 и 2, конденсаторы б и 5, неннвертирующий усилитель 3 и переменный резистор 7, охватывается второй петлей обратной связи, которая смещает полюс в область более высоких частот (до частоты fp) и повышает добротность

Op:

Как видим, реализуется резонансная передаточная функция, в кото 65 рой частота и добротность полюса

1030956 пропорциональны усилению Кд инвертирующего усилителя 4, а плоское усиление или усиление на резонансной частоте изменяться следующим образом для реализации следующих функций:

1. Амплитудный корректор с подьемом РЯХ на частоте полюса: (рез1™2 неизменно во всех точках диапазона (при К., const). Это позволяет реализовать перестраиваемый фильтр с постоянной абсолютной шириной. полосы,.причем перестройка производится только регулировкой усиле-

""" Ко, В случае реализации полосового фильтра, если допускается И аг и требуется дополнительное усиление . используется выход инвертнрующего усилителя 4. В этом случае (3) вместо М фигурирует величина, пропорциональная Kä:

М.,- М2(-К,; ) - -ЗК4 К„Q

Для реализации ФНЧ применяется схема на фиг. 3. Здесь при сьеме сигнала.с выхода неинвертирующего усилителя 3 !

2, |. К .F(PI 222* - К

p2wp(g +1 K122+1 2 а при сьеме с выхода инвертирующе го усилителя 4 вместо И имеется И

l 6

J(К

622! 1 О М,2

К1 "о+"

Таким образом схема (фиг. 3) реализует передаточную функцию пе- . рестраиваемого ФНЧ,. в котором частота и добротность полюса пропорциональны усилению Кд, а плоское усиление сохраняется практииески,., единичным по всему диапазону.

Для реализации режекторного фи.льтра, амплитудных н фазовых корректоров используется схема, приведенная на фиг. 1. Здесь к отводу переменного резистора 8 подводится напряжение с выхода некнверти рующего усилителя 3, формула (3), но умноженное на коэффициент усиления (илк ослабления) регулируемогб усилителя 9. Одновременно к его первому выводу подводится входной сигиал схемы. На переменном резкаторе 8, эти напряжения складывают-. ся, и результирующая передаточная функция схеьеа (фиг. 1) имеет вид peað р +paд+4

p+p(9 +1, р +р/Й +1

Затухание нуля функции а,= " (+М2К2)

P в зависимости от величины и зкака (регулируемого ) усиления К может

К2 0; 4д ) 1/О

2. Амплитудный корректор с провалом АЧХ на частоте полюса и,что то же, режектор с регернруемой глубиной подавления

1/N (K (0; do<1/Q

3. Режекторный фильтр с нулем передачи на частоте полюса

-1/М = К, 4,= =О.

4. Амплитудный корректор неминимальной фазы, нли амплитуднофаэо2ц вый корректор с провалом АЧХ на частоте полюса

-2/И СК С1; 1/Я а4 <О.

25 5. фазовый корректор (с плоской

ЛЧХ ) -2/М2= К2 4д 1/0р

ЗО 6. Амплитудный корректор неминимальной фазы, или амплитуднофазовый корректор с подъемом АЧХ на частоте полюса

К2<-2/М2; /-422/ > 1/622р.

В предлагаемом изобретенки легко реализуется высокая добротность на высоких частотах пояюса при невысоких требованиях к усилителям

40 и без заметного усложнения схеваа.

Например, для реализации добротности 0, = 30 на частоте fp 100кГц можно принять (формулы (1) и (2 :.

45 0., 1/ (3- К ) 32 К. 2,667 2

02 0 МК„КР+ 1 = 30l K КР 226,66, K 47 08)

fр- fð К КК + 1 = 100 КГц; fð -82888 КРц °

РР11о 2 Р6» 2

При усилении К4 = 2,667 такой усилитель нетрудно сделать весьма стабильным к широкополосным. Бали допусти мая нестабильность добротности составляет Щ = 5%, это налагает требова55 ние стабильности усиления дК„4 0,5Ф, дКд<2%, что легко осуществимо.

Частоту настройки fp = 8,888 кГц также реализовать легко при конструктивно приемлемых величинах R и С

60 например, при R 8;953 кОм и С 1и что позволит исключить влияние паразнтных параметров и тем иовысить стабильность схемы.

Снижаются требования к площади

65 усиления широкополосных усилителей

1030956

ФАР

Составитель Ь, Меньшикоэа

Редактор Т. Киселева Техред М.Коштура Корректор B. Бутяга

Заказ 5233/57 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

К и К . Полагая па-прежнему, что ограниченность полосы пропускания

1 петлевого усиления К„К сосредоточена в усилителе Ко, получаем ширину полосы усилителя Кд в 15 МГцно это при усилении К@e 47Ä а не

K = 3600, как у известного активного RC-звена.

Три модификации предлагаемой схе- мы реализуют восемь типов передаточных функций (фиг. 2 " ПФ, фиг.3

ФНЧ, фиг. 1 - шесть вариантов дробных функций ). Невысокое значение петлевого усиления К„К обеспечивает хорошее соотношение сигнал/шум и широкий динамический диапазон схемы.

В предлагаемой схеме легко осуществляется перестройка по частоте путем регулировки только одной вели-, чины - усиления К (практически для этого на входе Кр ставится простой потенциометр или иной управляемый делитель напряжения).

При этом, в силу свойства (2) сохраняется неизменной абсолютная ширина аГ полосы пропускания звена по диапазону. Это свойство особенно полезно для примененйя в селективных вольтметрах, радиоприемниках (в преселектораХ) и др. приборах.

Кроме того, при использовании звена в качестве первстраиваемого корректора (фиг. 1) изменение формы АЧХ .производится путем регулировки толька одной величины - усиления Kg (практически для этого применяется простой потенциометр или иной управляемый делитель на входе усилителя Кй), 15 добротность звена регулируется ,усилением К„ практически без влияния на частоту полюса. Например, при изменении К„. на величину 0,30,5% добротность изменяется на 510%, а частота eð - на 0,15 - 0,25% (что можно выбрать подстройкой К© в крайнем случае). Таким образом упрощается настройка звена.