Активный @ -фильтр

 

АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР, содержащий операционный усилитель с цепью отрицательной реэистивной обратной связи,неинвертирующий вход которого подключен к общей шине,первый и второй конденсаторы,первые выводы которых подключены к инвертирующему входу :и выходу операционного усилителя соответственно , а вторые выводы объединены и являются выходом активного ,КС-фильтра, входной коммутатор), выполненный , например, на реле, первый вход активного RC-фильтра через последовательно соединенные замыкающий контакт реле и резистор подключен к точке соединения первого и второго конденсаторов, а обмотка реле включена между вторым входом активного КС-фильтра и общей шиной, о тличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены элемент задержки, выходной коммутатор и третий конденсатор, . подключенный одним выводом к выходу активного RC-фильтра, а другим выводом через замыкающий контакт выходного коммутатора - к выходу операционного усилителя, а через размыкающий контакт - к общей шине, при это § элемент задержки включен между упт Г равляющим входом выходного коммутато- (Л ра и вторым входом активного RC-4иль-J ра тра.

СОЮЗ COBETGHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(59 Н 03 Н 11/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

: (21) . 3544813/18-09 (22) 18,01,83 (46) 15.05.84. Вюл. )) 18 (72) В.Д. Озерский и Я.М. Кроль (53) 621.372.542(088.8) (56)1. Патент С())А )) 3474349, кл. 330-99, 1969.

2. Журнал Электроника, 1971, 9 10, с. 56 (прототип). (54)(57) АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР, содержащий операционный усилитель с цепью отрнцательной резистивной обратной связи,неинвертирукщий вход которого подключен к общей шине, первый и второй конденсаторы, первые выводы которых подключены к инвертирующему входу и выходу операционного усилителя со,ответственно, а вторые выводы объединены и являются выходом активного ,й(."-фильтра, входной коммутатор, выполненный, например, на реле, первый вход активного RC-фильтра через последовательно соединенные замыкающий контакт реле и резистор подключен к точке соединения первого и второго конденсаторов, а обмотка реле включена между вторым входом активного RC-фильтра и общей шиной, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены элемент задержки, выходной коммутатор и третий конденсатор, подключенный одним выводом к выходу активного RC-фильтра, а другим выводом через замыкающий контакт выходного коммутатора — к выходу операционного усилителя, а через размыкающий контакт — к общей шине, при это> Я элемент задержки включен между уп-, равляющим входом выходного коммутато- фф ра и вторым входом активного RC-филь- тра. С.

1092705 онный усилитель с цепью отрицательной реэистивной обратной связи, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый и второй конденсаторы, первые выводы которых подключе-20 ны к инвертирующему входу и выходу операционного усилителя соответственно, а вторые выводы объединены и являются выходом активного RC-фильтра, входной коммутатор, выполненный, на25 пример, на реле, первый вход активно " го RC-фильтра через последовательно соединенные замыкающий контакт реле и резистор подключен к точке соединения первого и второго конденсаторов, а обмотка реле включена между вторым входом активного ВС-фильтра и

30 общей шиной (2) .

Однако в известном активном RCфильтре при подаче запускающего сигнала на вход замыкающий контакт реле замыкается, при этом. если на входе активного RC-фильтра присутствует в сигнале постоянная составляющая, то на его входе (в точке соединения замыкающего контакта реле и резистора) 40 появляется скачок напряжения, который из-за задержки по цепи отрицательной обратной связи (ООС) операционного усилителя (Оу) вводит его в насыщение. В результате на выходе 45

ОУ появляется скачок напряжения обратной полярности входному. Этот скачок вызывает на выходе активного RCфильтра затухающий переходный процесс, длительность которого пропорциональна величине емкости включенных последовательно первого и второго конденсаторов ООС и входной цепи, что снижает быстродействие активного RC-фильтра.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Для достижения цели в активный

RC-фильтр, содержащий операционный усилитель с цепью отрицательной реэистивной обратной связи, неинверти- 60 рующий вход которого подключен к общей шине, первый и второй конденсаторы, первые выводы которых подключены к инвертирующему входу и выходу операционного усилителя соответИзобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах для измерения переменных напряжений.

Известен активный RC-фильтр, содержащий операционный усилитель, в цепи обратной связи которого включены конденсатор и резистор, а также два резистора и конденсатор, включенные

"во входную цепь активного RC-фильт-. ра (1) . 1О

Недостатком известного .RC-фильтра является низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является активный RC-фильтр, содержащий операци-15 ственно, а вторые выводы объединены и являются выходом активного RC-фильтра, входной коммутатор, выполненный, например, на реле, первый вход активного RC-фильтра через последовательно соединенные замыкающий контакт реле и резистор подключен к точке соединения первого и второго конденсаторов, а обмотка реле включена между вторым входом активного RCфильтра и общей шиной, введены эле мент задержки, выходной коммутатор и третий конденсатор, подключенный одним выводом к выходу активного

RC-фильтра, а другим выводом .через размыкающий контакт выходного коммутатора — к выходу операционного усилителя, а через замыкающий контакт — к общей шине, при этом элемент задержки включен между управляющим входом выходного коммутатора и вторым входом активного RC-фильтра.

На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема предложенного активного RC-фильтра; на фиг. 2— временные диаграммы.

Активный RC-фильтр содержит входной коммутатор, выполненный например, на реле 1, резистор 2, первый и второй конденсаторы 3 и 4, резистор 5 цепи отрицательной реэистивной обратной связи, Оу 6, первый вход 7 активного RC-фильтра, выход 8 активного RC-фильтра, второй вход 9 активного RC-фильтра, третий конденсатор 10, выходной коммутатор 11, элемент задержки 12.

Активный RC-фильтр работает следующим образом.

Величина емкости второго конденсатОра 4 выбирается таким образом, чтобы емкость эквивалентного конденсатора, состоящего иэ последовательно включенных первого и второго конденсаторов 3 и 4, была достаточно малой и не возникало: переходного процесса на выходе активного RC-фильтра, обусловленного скачком напряжения на входе. Через время, необходимое для ус-. тановления постоянной составляющей на выходе активного RC-фильтра, элемент задержки 12 посредством выходного коммутатора 11 переключает третий конденсатор 10 от общей шины к выходу операционного усилителя 6, после чего активный RC-фильтр переходит в режим фильтрации, как и в прототипе., 1

Таким образом,так как емкость эквивалентного конденсатора, состоящего из последовательно соединенных первого и второго конденсаторов 3 и 4, определяющих длительность переходного процесса, -выбирается малой, и третий. конденсатор 10 подключен одной обкладкой к выходу активного RC-фильтра, другой — к общей шине, то переходного процесса на выходе активного RC-. фильтра не возникает и напряжение

1092705 / gee

0 усщ1 1(с) Составитель A. Меньшикова

Техред Ж.Кастелевич Корректор В.Бутяга

Редактор Т. Парфенова

Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3275/43

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 на выходе устанавливается по экспонен-. те, время которой пропорционально произведению величины резистора 2 и третьего конденсатора 10 и в три . фаза меньше времени затухания переходного процесса по сравнению с известным активным RC -фильтром.

Технический эффект от использования изобретения по сравнению с базо-. вым объектом заключается в повышении быстродействия. В базовом объекте 1() время установления постоянной составляющей на выходе активного ВС-фильтра определяется затухающим переходньм процессом,. в то время как в предла, гаемом активном Rc-фильтре напряжение )5 на выходе устанавливается по экспоненте. и поясняется временными диаграммами (фиг. 2), где приняты следующие обозначения: — — отношение

0, ()чст 20 величины напряжения на выходе активного RC-фильтра к установившемуся значению; t — время замыкания замыкающего контакта реле 1; t „- время установления напряжения на выходе базового объекта; t, — время уста новления .напряжения на выходе предла-. гаемого активного RC-фильтрами ось времени в секундах; сплошная линия — временная характеристика установления напряжения на выходе предлагаеМог о акти в ного RC-фильтра; пунктир- ная линия — для базового объекта.

Время установления напряжения на выходе базового объекта 1„ = 2,7 с; на Выходе активного фильтра t cT2

0,9 с (фиг. 2) . Таким образом, йредуСт2 лагаемое техническое решение по сравнению с базовым объектом обеспечивает повышение быстродействия активного

RC-фильтра в 3 раза.