Активный полосовой фильтр

 

АКТИВНЫЙ ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР, содержащий N последовательно соединенных полосовых звеньев второго порядка, первое из которых выполнено на инвертирующем усилителе, и общей отрицательной обратной связи, включенные между выходом каждого последующего полосового.звена второго порядка и входом первого полосового звена второго порвдка, являющегося входом активного полосового фильтра, отличающийся тем, что,с целью расширения динамического диапазона, все полосовые звенья второго порядка, начиная со второго, выполнены на повторителях напряжения, а цепи общей отрицательной обратной связи подключены непосредственi но ко входу инвертирующего усилителя первого полосового звена второго поряд (Л ка и имеют емкостный характер. СП 4 00 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3151) Н 03 Н 1 1/ 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2974794/18-09 (22) 26.08. 80 (46) 15.11.83. Бюл. № 42 (72) Н. П. Кнейб и С. Г. Бирульникова (53) 621.372.57 (088.8) (56) 1. Laker К. P., 1 haus М. С. S inthes s of a Low-Sensitivity Multi

loop Feedback Active RC-Filter.-lEEE

Transactions on Circuits and Systems, Vol cas-21, N 2, Narch, 1974, р.252259

2. !ЕЕЕ 1nternational ияроы um on Circuist and Systems Proceedings, Phoenix, Arizona, 1977, 1 4, р.462465 (прототип). (54)(57) АКТИВНЫЙ ПОЛОСОВОЙ

ФИЛЬТР, содержащий l4 последовательно соединенных полосовых звеньев второго порядка, первое иэ которых выполнено на инвертирующем усилителе, и цепи обшей отрицательной обратной связи, включенные между выходом каждого последующего полосового, звена второго порядка и входом первого полосового звена второго порядка, являющегося входом активного полосового фильтра, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что,с целью расширения динамического диапазона, все полосовые звенья второго порядка, начиная со второго, выполнены на повторителях напряжения, а цепи общей отрицательной обратной связи подключены непосредственно ко входу инвертирующего усилителя а

4Q первого полосового звена второго порядка и имеют емкостный характер.

1 1054

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиотехничео ких устройствах различного назначения.

Известен активный полосовой фильтр, содержащий, по крайней мере, один блох, состоящий иэ двух последовательно включенных звеньев второго порядка и обшей цепи обратной связи, при этом вход первого звена соединен с входом фильтра, выход первого звена — с входом фильтра, выход первого звена соединен с входом второго звена, а также через импеданс обратной связи соединен с входом первого звена. При этом первое звено является полосовым, а второе - либо звено верх-,5 них частот, либо звено нижних частот (.1)., Однако динамический диапазон полосового фильтра уменьшается по сравнению с динамическим диапазоном одного звена, .входящего в состав фильтра. щ

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является полосовой фильтр, содержащий И последов . тельно соединенных полосовьгх звеньев второго порядка, первое иэ которых вы- 25 полнено на инвертирующем усилителе, и цепи общей отрицательной обратной связи, включенные между выходом каждого последующего полосового звена

1 второго порядка и входом первого доло- ЗО сового звена второго порядка, являющегося входом активного полосового фильтра (.2 °

Однако известный активный полосовой фильтр имеет недостаточный динамичео 5 кий диапазон из-за уменьшения максималь ного отношения сигнал/шум.

Пель изобретения - расширение дина мического диапазона.

40 в активном полосовом фильтре, содержащем Ф последовательно соединенных полосовых звеньев второго порядка, первое из которых выполнено на иивертирующем усилителе,и цепи общей отрицательной обратной свя-, 45 зи,включенные между выходом каждого пос» ледующего полосового звена второго порядка, являющегося входом активного поaocoaoro филыра, все полосовые звенья второго порядка, начиная со второго, выполнены на повторителях напряжения, а цепи обшей отрицательной обратной связи подключены непосредственно ко входу инвертирующего усилителя первого полосового звена второго порядка и имеют емкостный характер. 55

На чертеже приведена структурная электрическая схема активного полосового фильтра.

888 2

Активный полосовой фильтр содержит первое полосовое звено 1 второго порядка и (N -1) полосовых звеньев 2 второго порядка, общие цепи 3 отрицательной обратной связи (ООС), инвертирующий усилитель 4 первого полосового звена 1.

Активный полосовой фильтр работает следующим образом.

Входной сигнал подается на вход первого полосового звена 1, выполненного па инвертирующем усилителе 4 с RC цепью на входе и цепью местной обратной связи. Первое полосовое звено 1 реализует передаточную функцию вида: с Я.,„ н„(1= м 2 -1 ы

О о где a - постоянный коэффициент;

N. Й - соответственно резонансная

0 частота и добротность полосово-, го звена 1; ао - текущая угловая частота.

С выхода инвертирующего усилителя 4 сигнал поступает на последующие полосовые звенья 2, реализующие передаточную функцию вида:

Ш

1 ш -(-;) -".

Конденсаторы, подключенные между выходом каждого полосового звена 2 и входом .- инвертирующего усилителя 4, выполняют роль общих цепей 3 ООС.

При бесконечно большом коэффициенте усиления инвертирующего усилителя 4 и емкостном характере импеданса RC -цепи 5 первого полосового звена 1 со стороны ее подключения ко входу инвертирующего усилителя 4 фазовый сдвиг в об щей цепи 3 ООС близок.к 180 на резонансной частоте. При этом частотная характеристика становится плоской в полосе пропускания. Увеличение динамического диапазона происходит вследствие того, что первое полосовое звено 1 имеет резонансный коэффициент передачи пропорциональный Я, а все последующие полосовые звенья 2 - резонансный коэффициент передачи равный 1.

Недостатком прототипа является то, что ужепри il=з и Нок Н01, rae Нокрезонансный коэффициент передачи 3ñ-го полосового звена 2 динамический диапазон полосового фильтра по крайней. мере I0

Составитель А. Меньшикова

Редактор К. Волощук Техред И.Метелева

Корректор А. Дэитко

Подписное

Заказ 9118/57 Тираж 936

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 10548 в 2 раза ниже динамического диапазона одного полосового звена. Наличие общих цепей 3, имеющих резистивный характер,еще более снижает реальный динамический диапазон полосового фильтра.

В предложенном активном, полосовом фильтре общий динамический диапазон мож но определить соотношением:

М .

I где 9„- максимальное отношение сиг» нал/шум первого полосового звена 1; у, - относительная величина, учитывающая вклад шумов полосовых звеньев 2, начиная со второго;

Но. =Ю вЂ” резонансный коэффициент передачи полосового звена 1;

Й =1 - резонансный коэффициент перв- щ дачи 3(-го полосового звена 2;

a « 2 - коэффициент пропорциональности.

В общем случае, для полосовых звень ев 2 на повторителях напряжения = SQ2

25 где В - постоянный коэффициент, определяемый конфигурацией полосового звена и величинами пассивных элементов.

88 4

Таким образом, в случае М 3, Но =с й; Но НО =1 имеем:

Из приведенного соотношения видно, что при выполнении условия

Я»Ч вЂ” 28

O динамический диапазон активного полосового фильтра практически равен динамическому диапазону первого полосового авена 1, т.е. в 2 раза выше, чем у прототипа. Вышеуказанное условие при ЙМ 1 можно выполнить при реализации первого полосового звена 1 на инвертирующем усилителе, а последующих полосовых звеньев - íà повторителе напряжения.

Таким образом, использование полосовых звеньев 2, начиная со второго, на повторителе напряжения и подключение общих цепей 3 ООС непосредственно ко входу инвертирующего усилителя 4. (причем характер общих цепей 3 OOC - емкостный) приводит к тому, что расширяется динамический диапазон и увеличивается соотношение сигнал< /шум.