Активный @ -фильтр

 

АКТИВНЫЙ РС-ЛИЛЬТР,- содержащий операционный усилитель и последовательно соединенные первый и второй интеграторы и суммирующий усилитель с цепью отрицательной обратной связи, к выходу которого через резистор подключены инвертируЮ1ций вход операционного усилителя и первый вход первого интегратора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения независимости перестройки полосы и центральной частоты селекци ; в гшроких пределах при неизменном коэффициенте передачи , в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя включен конденсатор, параллельно выходу операционного усилителя включен первый переменный резистор, отвод которого подключен к второму входу суммирующего усилителя, причем параллельно выходу первого интегратора включен второй переменный резистор, отвод которого соединен с входом (О второго интегратора, при этом вто (/) рой вход первого интегратора соединен с входом фильтра и с первым входом суммирующего усилителя. О :О 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5g Н 03 H 11/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБ ЧТЕНИЙ P ОТКРЫТИЙ (21 ) 2958880/18-09 (25 ) 3214238/18-09 (22) 11.07.80 (46) 23.01.84. Вюл. Р 3 (72 ) A.Ë. Чокрасс (71) Куйбыиевский электротехнический институт связи (53) 621,372.543.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 430484, кл. Н 03 Н 11/12, 1972.

2. Кустов O.В. и Лундин В.3. Операционные усилители в линейных цепях.

И., "Связь", 1978, с. 76, рис. 5,4 (прототип). (54)(57) AYTHBHHA PC-ФИЛЬТР, содержаиий операционный усилитель и последовательно соединенные первый и второй интеграторы и суммирунщий усилитель с цепью отрицательной обратной связи, к выходу которого через резистор подключены инвертиру„„ЯО„„А юлий вход операционного усилителя и первый вход первого интегратора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения независимости перестройки полосы и центральной частоты селекции в широких пределах при неизменном коэффициенте передачи, в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя включен конденсатор, параллельно выходу операционного усилителя включен первый переменный резистор, отвод которого подключен к второму входу суммируюк его усилителя, причем параллельно выходу первого интегратора включен второй переменный резистор, отвод которого соединен с входом Я второго интегратора, при этом второй вход первого интегратора соединен с входом фильтра и с первым входом суммирующего усилителя. С

10б9137

Из«>брате««««е относится к радиотехнике и мо> ет ««спользоваться н различив«х радиотехнических устройствах.

Известен актинный режекторный

R!", — ôèëüòð, содержащий далиталь напряжения входного сигнала, интегрирующее и дифферанцирующее актинныа

P«,"-звенья и суммирующий усилитель с цепью отрицательной обратной снязи (1» .

Однако этот ре>,екторный фильтр, имея плавную регулировку частоты реяекции, не обеспечивает независимую от нее перестройку полосы режекции, т.е. при перестройке центральной частоты режекции полоса режекции фильтра будет меняться, что н ряде случаен недопустимо, например в устройствах связи для борьбы с сосред«зто «анной помехой.

Кроме топo, часто возникает необ. ходимость «че««ять полосу режекцHH не меняя «астоты настройк«« фильтра.

К недостаткам следует отнести и то, что ни один из выводов элементов регулировок нельзя заземлить. Это усложняет автоматизацию процесса перестройки фильтра.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является активный RC-фильтр, содержащий операционный усилитель и последовательно соединенные первый и второй интеграторы и суммирующий усилитель с цепью отрицательной обратной связи, к выходу которого через резистор подключены и««нертирующий вход операционного усилителя и первый вход первого интегратора, выход операционного усилителя подКл«>чен к входу второго интегратора (2). !

Однако н изнестном активном

RC-фильтре ненозмояно достичь независимых регулиронок центральной частоты пропускания («>>о ) и полосы пропускания при неизменном коэффициенте передачи н случае перестройки фильтра с реяекторного типа на полосовой тип.

Цель изобретения — обеспечение независимости перестройки полосы и центральной частоты селекции актинного RC-фильтра н широких пределах при неизменном коэффициенте передачи.

Цель достигается тем, что н активном БС-фильтре, содержащем операционный усилитель и последовательно соединенные первый и второй интеграторы и суммирующий усилитель с цепью отрицательной обратной связи, к выходу которого через резистор подключены иннертирующий вход операционного усилителя и первый вход первого интегратора, в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя включен конденсатор, параллельно выходу операционного усилителя

50 включан первый переменный резистор, отвод которого подключен к второмувходу суммирующего усилителя, причем параллельно выходу первого интегратора включен второй переменный резистор, отвод которого соединен с входом второго интегратора, при это«.1 второй вход первого интегратора соединен с входом фильтра и с перв««м входом суммирующего усилителя.

На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема режекторного фильтра, на фиг. 2 — электрическая принципиальная схема полосового 4>ильтра.

Активный R«;-фильтр (реяекторный, полосовой) содержит первый интегратор 1„ второй интегратор 2, суммирующий усилитель 3, операционный усилитель 4, резистор 5, конденсатор б,, первый и второй переменные резисторы 7 и 8.

Активный БС фильтр работает следующим образом.

Для случая режекторного ф«лльтра (фиг. 1) входной сигнал UB„è выходной сигнал ц ц„ по цепи обратной связи с выхода суммирующего усилителя 3 приходят на первый и второй входы первого интегратора 1, который их суммирует и интегрирует с постоянной времени Т по каждому входу.

На его выходе с учетом инвертирования входного сигнала получим

«на ряяение ««„, записанное в операторной форме

"«р

Это напряжение делится переменным резистором 8 и с подвижного оТвода подается на второй интегратор 2.

С учетом того, что интегратор 2 иннертирует входной сигнал и что коэффициент передачи переменного резистора 8 К«,> получим напря>*«ение на выходе интегратора 2 ц 2

К,„> 2 Р UBX («ВЫХ )

2 где > — постоянная времени интегратора 2.

Это напряяение «; и напряжение входного сигнала подаются на инвертирующие входы суммирующего усилителя, а на его неинвертирующий вход подается напряяение Uy с переменного резистора 7, имеющег« коэффициент передачи К>«. Это напряжение К,« получено путем интегрирования Uy, по данного на вход интегратора 9, образованного операционным усилителем 4, резистором 5 и конденсатором 6 по цепи обратной связи с выхода суммирующего усилителя 3.

1069137 ï вы«

3 где 1З - постоянная времени интегратора 9.

С учетом того, что коэффициент передачи суммирующего усилителя 3 по инвертирующему входу — 1, а по неинвертирующему + 1 можно видеть, что напряжение на выходе Фильтра вы«т,т,р, "в« в «) Ue«р ВЬ1х (1) 10

После преобразований из выражения (1) получим коэффициент передачи фильтра по напряжению в операторной

Форме 15

2 Ка.д

p + ГВ«р2 г p+ Ы

Т3 Т1 Т2

Из выражения (2) видно, что данный. фильтр является заградительным с центральной частотой заграждений численно равной сс» (3) 25

Из выражения (3) видно, что центральная частота режекции и зависит от

Х, т.е. от коэффициента передачи переменного резистора 8, и не зависит от К, т.е. не зависит от поло- 30 жения переменного резистора 7. Следовательно, центральную частоту режекции фильтра можно легко перестраивать в широких пределах переменным резистором 8 независимо от положения переменного резистора 7. Пределы перестройки центральной частоты теоретически ничем не ограничены.

Иы можем менять К,д в любых пределах и как следует из выражения (3) в лю- 40 бых пределах будет меняться cd г

Из выражения (2 j следует, что полоса режекции

Кп (4) 45 3

Из выражения (4) видно, что в предлагаемом режекторном фильтре полоса режекции зависит от К„ — коэффицйента передачи переменного резис- 50 тора 7, т.е. им можно в широких пределах перестраивать полосу режекции.

Полоса П не зависит от К„». Из формулы (2) видно, что коэффициент передачи К(р). Фильтра "вдали" от цент- 55 ральной частоты не зависит от вели чины К (полосы режекции) и величи ны К„>(центральной частоты) и равен-1, 0

Таким образом, полосу режекции

П и центральную частоту режекции с0 можно перестраивать независимо друг от друга в широких пределах, меняя соответственно к и к, (3), т.е. с помощью заземленного переменного

65 резистора 8 перестраивается в широких пределах центральная частота режекции а, а с помощью заземленного переменного резистора 7 перестраивается в шнроких пределах погоса режекции П.

При любых перестройках параметров фильтра коэффициент передачи, как отмечалось выше, "вдали" от центральной частоты настройки останется неизменн.|г и равны — 1.

Аналогичной структуры можно построить полосовой фильтр с независимыми изменениями центральной частоты и полосы пропускания в широких пределах при постоянстве коэффициента передачи фиг. 2. кп — Р Вьх

Ов„р n + кы

Т5 Т1 Т2

Схема полосового фильтра прелставлена на фиг. 2, где — постоянная интегрирования

1 первого интегратора 1;

К, — коэффициент передачи переменного резистора 8;

Т вЂ” постоянная интегрирования

3 второго интегра тора 2;

ʄ— коэффициент. передачи переменного резистора 7, Т вЂ” постоянная интегрирования

9, образованного операционным усилителем 4, резистором 5 и конденсатором б.

В этом устройстве центральная частота настройки изменяется в широких пределах первым переменным резистором 7 »о =

2 К

1 ТЗ

Полоса пропускания П = измеКп 5 няется в широких пределах вторым переменным резистором 8.

Технико-экономическим преимуществом -предлагаемого решения в сравне- нии с известным является независимая перестройка в широких пределах центральной частоты селекции и полосы селекции„ Причем коэффициент передачи фильтра остается независимым от параметров настройки фильтров, что дает дополнительные преимущества при обработке сигналов, а именно: независимая перестройка частоты и полосы режекции позволит наилучшим образом режектировать нежелательную часть спектра сигнала и при этом минимальным образом исказить полезную часть спектра (это достигается благодаря постоянству коэффициента передачи фильтра — он равен — 1), Независимая в широких пределах перестройка при постоянстве коэффициента передачи упрощает этот процесс и не требует дополнительных устройств для коррекции уровня сигналов после режекции, т.е. позволяет быстрее работать оператору, про1069137

Составитель A. Меньшиков

Редактор A. Иандор Техред С.Легеза Корректор A.Ëýÿòêo

Заказ 11492/55 Тираж 8б8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 изводящему перестройку фильтра наприМер, с цельи поиска и подавления помехи в устройствах связи.

Кроме того, независимость изменения в широких пределах параметров фильтра при постоянстве коэффициента передачи фильтра позволяет автоматизировать процесс перестройки, т.е. заменить работу оператора автоматическим устройством, что черезвычайно сложно сделать, если часто- 10 та настройки фильтра будет изменяться при изменении полосы режекции и если при этом не будет постоянным коэффициент передачи фильтра. Аналогичной структуры могут быть построены и другие селективные цепи с независимыми изменениями параметров селекции в широких пределах.

Испытания предлагаемого фильтра показали следуищие параметры. диапазон перестроек центральной частоты режекции F©(300-3400)Гц - полоса телефонного канала, диапазон изменения полосы режекции П = (20-2000) Гц подавление на F(, по всему диапазону перестройки порядка б0 дБ.

Коэффициент передачи в полосе перестройки — 1.