Полосовой активный @ -фильтр

 

ПОЛОСОВОЙ АКТИВНЫЙ КС-ФЮ1ЬТР, содержащий последовательно соединенные первый операционный усилитель , параллельно выходу которого включен резистивный делитель напряжения , и интегратор, выполненный на втором операционном усилителе. выход которого через первый резистор подключен к неинвертирующим вхо дам первого и второго операционных усилителей, при этом отвод резистивного делителя напряжения подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, последовательно соединенные второй резистор, другойВЫВОД которого является входом фильтра, и первый конденсатор, a также второй конденсатор , один вывод которого подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и увеличения подавления низкочастотных помех, вторые выводы первого и второго конденсаторов подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам первого.операционного усилителя соответственно. SssA

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) Н 03 Н 11 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3381903/18-09 (22) 08. 01 ° 82 (46) 07.10.83. Бюл. Р 37 (72) Ю.И. Лыпарь, Н.Н. Балтруков и Д.A. Скойбедо (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И. Калинина (53) 621.372.543.3(088.8) (56) 1. йвторское свидетельство СССР

Р 792556, кл. Н 03 Н 11/12, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР.

Р 815868, кл. Н 03 Н 11/12, 1978. (54) (57) IIOJIOCOBOA AKTHBHblH RC-6HJIbTPi содержащий последовательно соединенные первый операционный усилитель, параллельно выходу которого включен резистивный делитель напряжения, и интегратор„ выполненный на втором операционном усилителе, выход которого через первый резистор подключен к неинвертирующим вхо дам первого и второго операционных усилителей, при этом отвод резистивного делителя напряжения подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, последовательно соединенные второй резистор, другой вывод которого. является входом фильтра, и первый конденсатор, а.также второй конденсатор, один вывод которого подключен к общей шине, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьпаения стабильности и увеличения подавления низкочастотных помех, вторые выводы первого и второго кон- Е ( денсаторов подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам первого. операционного усилителя соответственно. С.

104б914

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в различных радиотехнических устройствах.

Известен активный КС-фильтр, третьего порядка, обладающий высокой избирательностью и стабильностью характеристик, построенный на четырех операционных усилителях (1 3.

Недостатком известного фильтра является то, что для реализации его необходимо большое количество активных элементов.

Наиболее близким к предлагаемому является полосовой активный

RC-фильтр, содержащий последовательно соединенные первый.операционный усилитель, параллельно выходу которого включен резистивный делитель напряжения, и интегратор, выполненный на втором операционном усилителе, выход которого через первый резистор подключен к неинвертирующим входам первого и второго операционных усилителей, при этом отвод резистивного делителя напряжения подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, последовательно соединенные второй;. резистор, другой вывод которого является входом фильтра, и первый конденсатор, а также второй конденсатор, один вывод которого подключен к общей шине, вторые выводы первого и второго конденсаторов подключены к общей шине и инвертирующему входу второго операционного усилителя соответственно, а точка соединения второго резистора и первого конденсатора подключена к неинвертирующему входу первого операционного усилителя (2 ).

Однако известный фильтр, как и все полосовые фильтры второго порядка, слабо подавляет низкочастотные помехи. Кроме того, высокая добротность в этом фильтре реализуется путем введения положительной обратной связи, при этом узкая полоса пропускания получается за счет вычитания слагаемых большой величины, а это приводит к повышенной нестабильности характеристик фильтра.

Цель изобретения — повышение ста. бильности и увеличение подавления низкочастотных помех.

Указанная цель достигается тем, что в полосовом активном RC-фильтре, содержащем последовательно соединенные первый операционный усилитель-, параллельно выходу которого включен резистивный делитель напряжения, и интегратор, выполненный на втором операционном усилителе, выход которого через первый резистор подключен к неинвертирующим

Устройство работает следующим образом.

На низких частотах входная последовательная RC-цепь, образованная вторым резистором 7 и первым конденсатором 8, обладает большим", Ф сопротивлением а Г-образное RC-зве.

Ç5 но, образованное первым резистором б и вторым конденсатором 12, обеспечивает наибольшую глубину отрицательной обратной связи, поэтому входной сигнал сильно ослабляется

40 Фильтром. По мере роста частоты сопротивление последовательной

RC-цепи уменьшается и амплитуда выходного сигнала монотонно возрастает, При дальнейшем росте частоты, когда начинает сказываться шунтирующее. действие конденсатора

12 и глубина отрицательной обратной связи уменьшается, амплитуда выходногс сигнала дополнительно возрастает. При дальнейшем увеличении частоты сигнала начинает заметно сказываться уменьшение сопротивления конденсатора 5 интегратора 2, которое приводит к большему уменьшению коэффициента передачи фильтра, чем его рост за счет изменения сопротивлений конденсаторов 8 и 12.

На чатоте квазирезонанса эти процессы взаимно уравновешивают друг друга. На высоких частотах, где сопр

60 тивление последовательной RC-цепи определяется только резистором 7, а обратную связь через Г-.образное

RC-звено можно считать разомкнутой, выходной сигнал монотонно затухает, 65 с ростом частоты из-за уменьшения

25 входам первого и второго операциой ных усилителей, при этом отвод резистивного делителя напряжения подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, последовательно соединенные второй резистор, другой вывод которого является входом фильтра, и первый конденсатор, а также второй конденсатор, один вывод которого подключен к общей шине, вторые выводы первого и второго конденсаторов подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам первого операционного усилителя соответственно.

На чертеже изображена электрическая принципиальная схема предлагаемого устройства.

Полосовой активный RC-фильтр содержит первый операционный усилитель (ОУ) 1, интегратор 2, состоящий из второго операционного усилителя (ОУ) 3, резистора 4, конденсатора. 5, первый и второй резисторы б и 7, первый конденсатор

8, резистивный делитель 9 напряжения, обра.зованный резисторами 10 и 11, второй конденсатор 12.

1046914

Св с ФqÐ + С 9sP

0ьых И) ьЪà×

P С8 ьт Ф 914 Ъ Л 43ьЧ

Uz» jp) Cs 2s9

5 =ор; 9+" =ot; "" =-os; g =о

Ю 9 6 Фе Фи

30 Фб О 9юор О. 5Фо = -o,5. 5 ю = О

Фт Cs Cq Cga.

5 ° о;ч; S . м 5 --оы О =1,Ю й

Таким образом, предлагаемый активный полосовой RC-фильтр выгодно

40 отличается от известных устройств того же назначения тем, что осуществляет улучшенное подавление низкочастотных помех и обладает по+ вышенной стабильностью. Вместе с

45. тем он осуществляет такое же как у полосового фильтра второго порядка подавление высокочастотных помех... Составитель A. Меньшикова

Редактор Ю. Середа Техред И. Гайду Корректор A. Ильин

Заказ 7750/55 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 коэффициента усиления интегратора 21

Таким образом, схема выполняет функции полосового фильтра, а подавление низкочастотных помех осуществляется совместным действием последовательной RC-цепи и Г-образногде, и С вЂ” соответственно провов 1 димости и емкости i-ro резистора и конденсатора; р = (х + )о) . — оператор Лапласа.

Характеристики фильтра могут 15 быть получены по приближенным формулам где Ldо — частота квазирезонанса фильтра; дЮ- полоса пропускания, отсчитанная по уровню 0,707 от коэффициента передачи на частоте квазирезонан- 35 са, Q - добротность фильтра.

Предлагаемый фильтр эксперимен тально исследуют при следующих значениях элементов:

33 кбм, R„= 7 5 кОм, к . = 120 кОм, С . = 4,7 нф;

R = 240 кОм, R 3,3 кОм

С = 10 нф;

С = 33 нф.

ro RC-звена, которое сказывается на низких частотах.

Чтобы формально показать вышеизложенное и получить характеристики фильтра, приведем выражение для передаточной функции.Она имеет вид

Экспериментальные значения добротности и частоты квазирезонанса составляют при этом .110 и 215 Гц, а их отклонения от расчетных величин составляют 1,5 и 2% соответственно.

При этом относительные чувствительности добротности и частоты кваэирезонанса, вычисленные по формуле

Их ) („. ) К„ ах; Цч„) оказываются низкими, что свидетель- ствует о высокой стабильности характеристик фильтра. Значения относительных чувствительностей доброт.ности и частоты квазирезонанса приведены ниже о. qp qQ Q,pg. с о ° -<р о =-О,Ь1 у св > os с г