Активный фильтр с регулируемой полосой пропускания

 

АКТИВНЫЙ ФИЛЬТР С РЕГУЛИРУЕМОЙ ПОЛОСОЙ ПРОПУСКАНИЯ, содержащий последовательно-соединенные источник входного сигнала, первое полосовое звено второго порядка, реэистивный делитель-сумматор,последовательно соединенные второе полосовое звено второго порядка, управляемый резистивный делитель-сумматор и третье полосовое звено второго порядка, при этом второй выход управляегого резистивного делителясумматора подключен к второму входу первого полосового звена второго порядка , отличающийся тем, что, с целью увеличения величины затухания и повышения ее стабильности в полосах заграждения, в него введены последовательно соединенные первый дифференциальный усилитель, регулируемый делитель напряжения и второй дифференциальный усилитель, выход которого подключен к другому входу третьего полосового звена второго порядка, выход резистивного делителя-сумматора подключен к неинвертирующему входу первого диффеi ренциального усилителя, выход которого подключен к входу второго полоW сового звена второго порядка, при этом инвертирующие входы каждого дифференциального усилителя подключены к выходам второго и третьего полосовых звеньев второго порядка соответственно.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

П9) (П) Н 11 04

3(59

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г

) (21 ) 336 3682/1 8г09 (22) 11.12.81 (46) 23.09.83. Бюл. 9 35 (72) В.Е.Пустоваров, В.К.Смирнов, И.A.Ãðîìûêo, Н.A.Ëàðèîíîâ и В.Г.Евсюков (53) 621. 372.54 3(088.8) (56) .1."Wirelles World", 1970, Р 7-10, с. 505-510, рис. 14.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 725199, кл. Н 03 H 11/04, 1977 (прототип). (54)(57) АКТИВНЫЙ ФИЛЬТР С РЕГУЛИРУЕМОЙ ПОЛОСОЙ ПРОПУСКАНИЯ, содержащий последовательно соединенные ис° точник входного сигнала, первое полосовое звено второго порядка, реэистивный делитель-сумматор, последовательно соединенные второе поло.совое звено второго порядка, управ-. ляемый резистивный делитель-сумматор и третье полосовое звено второго порядка, при этом второй выход управляе ого резистивного делителясумматора подключен к второму входу первого полосового звена второго порядка, отличающийся тем, что, с целью увеличения величины затухания и повышения ее стабильности в полосах заграждения, в него введены последовательно соединенные первый дифференциальный усилитель, регулируемый делитель напряжения и второй дифференциальный усилитель, выход которого подключен к другому входу третьего полосового звена второго порядка, выход реэистивного делителя-сумматора подключен к неинвертирующему входу первого дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу второго. полосового звена второго порядка, при этом инвертирующие входы каждого дифференциального усилителя подключены к выходам второго и третьего полосовых звеньев второго порядка соответственно.

1043818

65

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных ее радиотехнических устройствах.

Известен активный фильтр с регулируемой полосой пропускания, содержащий три полосовых звена второго порядка, охваченные цепями. дополнительной отрицательной. обратной связи через соответствующие резистивные делители-сумматоры (1J . Однако данный фильтр, обладает недостаточно высокой избирательностью.

Наиболее близким к изобретению является активный фильтр с регулируе мой полосой пропускания, содержащий последовательно соединенные источник входного сигнала; сумматор, первое полосовое звено второго порядка, резистивный делитель-сумматор, второе полосовое звено второго порядка, управляемый резистивный делительсумматор и третье полосовое звено второго порядка, при этом второй вход сумматора подключен к месту соединения резисторов управляемого реэистивного делителя-сумматора, а второй вход резистивного делителясумматора, соединен с выходом третьего полосового звена (2) .

Однако известный активный фильтр имеет невысокую стабильность характеристик затухания в полосах заграждения, а также недостаточно высокое затухание в них, обусловленное конечной .добротностью нулей функции передачи.

B известном фильтре нули комплексно-сопряженные, а бесконечной добротностью обладают только чисто мнимые нули, т,е. нули, вещественная часть которых равна нулю.

Цель изобретения — увеличение величины затухания и повышение ее стабильности в полосах заграждения.

Для этой цели в активный фильтр с регулируемой полосой. пропускания, . содержащий последовательно соединенные источник входного сигнала, первое полосовое звено второго порядка, резистивный делитель-сумматор, последовательно соединенные второе по" лосовое звено второго порядка, управляемый реэистивный делитель-сумматор ,и третье полосовое звено второго порядка, при.этом второй выход управляемого резистивного делителясумматора подключен к второму входу первого полосового звена второго порядка, введены последовательно соединенные первый дифференциальный усилитель, регулируемый делитель напряжения и второй дифференциальный усилитель, выход которого подключен „ к другому входу третьего полосового. звена второго порядка, выход реэис-, тивного делителя-сумматора подключен к неинвертирующему входу перво го дифференциального усилителя, вы. ход которого подключен к входу второго полосового звена второго порядка, при этом инвертирующие входы каждого дифференциального усилителя подключены к выходам второго и третьего полосовых звеньев второго порядка соответственно.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного активного фильтра.

Активньй фильтр с регулируемой полосой пропускания содержит источник

1 входного сигнала, управляемый резистивный делитель-сумматор 2„ пер15 вое.полосовое звено (ПЗ) 3 второго порядка, реэистивный делитель-сумматор 4, первый дифференциальный усилитель (ДУ) 5, второе полосовое звено (ПЭ) б второго порядка, регулируемый делитель 7 напряжения; третье полосовое звено (ПЗ) 8 второго порядка, второй дифференциальный усилитель, (ДУ) 9.

Активный фильтр с регулируемой

25 полосой пропучкания работает следующим образом.

Первое Полосовое. звено З,резистивный делитель-сумматор 4, второе полосовое звено б, управляемый ре30 эистивный делитель-сумматор 2, третье полосовое звено 8 образуют лестнич-. ,ный фильтр б-го порядка. При изменении коэффициента передачи управляемого резистивного делителя-сумматора 2 изменяется..величина отрицательной обратной связи одновременно между первым и вторым, а также меж. ду вторым и третьим полосовыми звень ями, что позволяет регулировать ширину полосы пропускания фильтра.

Введение дифференциальных усилителей 5 и 9 и регулируемого делителя 7 дает возможность получить дополнительный путь передачи, что приводит к появлению мнимых нулей в

45 полосах заграждения. При этом положение нулей на частотной оси определяется коэффициентами передач управляемого резистивного делителясумматора 2 и регулируемого делите50 ля 7. Это позволяет производить одновременное управление положением как полюсов, так и нулей передаточной функции с помощью лишь одного резистора управляемого резистивного

55 делителя-сумматора(2

Передаточную функцию первого полосового звена 3 с разомкнутой внешней обратной связью можно выразить в следующем виде

Передаточные функции второго и третьего полосовых звеньев б и 8 беэ у А

1043818

2А 2 Р2 +Ят т (2) ЯР

Нг(Р) Ау рг + дт (3) А, Р (P АР,1АР У *РУ1а,ЬАУАУУа,аУА УАУ Р

45 соответствующих ДУ 5 и 9 с разомкнутыми внешними связями можно представить в ниде

При включении ДУ 5 и 9 выражения - 10 (2) и (3) для функций передачи преоб. разуются к виду выражения (1) передаточной функции первого полосового звена 3.

Передаточные функции с выходов .- 35 соответствук1щих ДУ 5 и 9 представим в следующем виде где 2 и hq2 — коэффициенты передачи соответствующих внешних цепей обратной связи а4Р а — коэффициенты .передачи резестивных делителей-. сумматоров 4 и 2, 30

b — коэффициент передачи регулируемого делите-, ля 7.

1Анализ выражения передаточной функции нри Л< = 2 = Я позволяет. сделать вывод, что функция передачи (6) имеет простой нуль в начале координат p» = 0 и две пары мнимых нулей с координатами

Р2 = + т- В Р45 + т В2Р (7) 40 .где

1 агАгА Я

8983

,г2..

Продифференцировав выражения (7), можно получить величину чувствитель. ности нулей к отклонениям резонансных частот звеньев в то время как для извести . ycT- 55, ройств эта же чувствительность равна

2.Ъ А 4,З

Р Р 2 з (9)

60 т.е. стабильность характеристик предлагаемого устройства в полосах заг.раждения примерно в 2 раза выше.

Увеличение затухания в полосах заграждения и уменьшение прямоуголь- ô5

Н„ (Р1 Р + ; (4) рг + Яг р +дт

% Я г

2 () р + p +P > (5) 5 где A И,, Я„ — масштабные множители, добротности и частоты полюсов соответствующих передаточных функций; оператор Лапласа.

С учетом полученных выражений и принятых обозначений функция передачи активного фильтра с замкнутыми внешними связями принимает следующий вид ности соответственно улучшают избирательность фильтра..

Собственная частота пары комплексно-сопряженных полюсов или нулей определяется как корень квадратный из суммы квадратов их действительных R и мнимых 3РА1частей. В данном случае нули часто мнимые и при а 2 = 0 имеем (10)

2.3 — 4 g ° Q0o 1 ог

1 где Я О„и Яо„- собственные частоты нулей. Нули передачи находятся на одной частоте полосы пропускания фильтра.

При a> - (Ю

Р з- 0; Р4 - +

ЯО1 - 0 Р @ Pg P CX> °

Собственные .частоты нулей передачи при изменении от нуля до беско нечности перемещаются от средней частоты фильтра, соответственно, к точкам 0 и сА-Рчастотной оси. Аналогично происходит и перемещение соответствующих пар полюсов и их собственных частот.

Таким образом, в предлагаемом устройстве одновременное симметричное изменение положения полюсов и нулей передаточной функции, т.е, изменение полосы пропускания, можно осуществить изменением коэффициента передачи а> управляемого резистивно" го делителя-сумматора 2 ° Первона чальная установка положения нулей независимо от положения полюсов осуществляется соответствующим выбором коэффициента передачи регулируемого делителя 7, величина коэффициента передачи которого не входит в знаменатель функции передачи фильтра.:При сохранении постоянства усиления

1043818

Составитель A.Ìåíüøèêoâà

Редактор П.Коссей . Техред A.Ач Корректор A. Повх

Заказ 7356/60 . Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ф

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 на средней частоте и возможности перестройки полосы пропускания при изменении параметров лишь едного резистора (как и в известном) предлагаб емое устройство отличается лучшей стабильностью характеристик затухания при большей величине последнего в полосах заграждения.