Активный пьезоэлектрический фильтр

 

АКТИВНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР, содержащий первую и вторую объединенные по входу ветви, одна из которых состоит из последовательно соединенных первого резистора и пьезоэлектрического резонатора, а другая из второго резистора и параллельной КС-цепи, и операционный усилитель, в цепи отрицательной обратной связи которого включен третий резистор, о тличающийся тем, что, с целью обеспечения одинаковых коэффициентов передачи в полосе режекции . и в полосе пропускания, в него введены инвертор, включенный во вторую ветвь, ключ и дополнительная параллельная RC -цепь, включенная в цепь отрицательной обратной свяэи операционного усилителя мейду его выходом и другим выводом третьего резистора, при этом ключ включен последовательно с резистором параллельной RC -цепи, причем выходы первой и второй ветви объединены и подключены к инвертирующему входу операционного усилителя. С

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

>,1,, Н 03 Н 11/12

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г (21) 3515465/18-09 (22) 19.11.82 (46) 30.05.84. Бюл. Ф 20 (72) Н.Н. Дидух и А.А. Чубанов (53) 621.372.543(088.8) (56) "Известия ВУЗов. Радиоэлектроника", 1977, N< 12, с. 24, рис. 4б, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 2888625/18-09, кл. Н 03 Н 1 1/ 12, 07.04.82 (прототип) . (54)(57) АКТИВНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

ФИЛЬТР, содержащий первую и вторую объединенные по входу ветви, одна из которых состоит из последовательно соединенных первого резистора и пьезоэлектрического резонатора, а другая— из второго резистора и параллельной

„SU.„1 095356

КС-цепи, и операционный усилитель, в цепи отрицательной обратной связи которого включен третий резистор, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения одинаковых коэффициентов передачи в полосе режекции . и в полосе пропускания, в него введены инвертор, включенный во вторую ветвь, ключ и дополнительная параллельная РС -цепь, включенная в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя между его выходом и другим выводом третьего резистора, при этом ключ включен последовательно с резистором параллельной RC -цепи, причем выходы первой и второй ветви объединены и подключены к инвертирую- щему входу операционного усилителя.

1095356

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах селекции частоты радиотехнических систем.

Известен активный пьезоэлектрический фильтр, содержащий сумматор, выполненный на операционном усилителе, подключенные к сумматору два параллельных канала, в одном из которых включены последовательно инверти10 рующий операционный усилитель с параллельно соединенными резистороЫ . и пьезоэлектрическим резонатором в цепи отрицательной обратной связи и первый резистор, в другом - последовательно соединенные второй резистор и второй пьезоэлектрический резонатор Р1 3.

Недостатком данного активного пьезоэлектрического. фильтра является

его узкая функциональность из-за невозможности реализации характеристик как полосового фильтра, так и режекторного при обеспечении равенства модулей коэффициента передачи в по25 лосе пропускания для режима полосовой фильтрации и для режима режекции.

Наиболее .близким техническим решением к предложенному является актив-З0 ный пьезоэлектрический фильтр, содержащий первую и вторую объединенные по входу ветви, одна из которых сос« тоит из последовательно соединенных первого резистора и пьезоэлектричес35 кого резонатора, а другая — из второго резистора и параллельной RC-цепи, и операционный усилитель, в цени отрицательной обратной связи которого включен третий РЕзи тор причем дру- 40 гие выводы первой и второй ветви подключены к неинвертирующему и инвертирующему входам операционного усилителя соответственно, неинвертирующий вход операционного усилителя через четвертый резистор соединен с общей шиной (2J.

Однако известный активный пьезоэлектрический фильтр не обеспечивает возможности реализации характеристик как полосового, так и режекторного, 50 фильтров с одинаковыми по модулю коэффициентами передачи.

Цель изобретения — обеспечение одинаковых коэффициентов передачи в полосе режекции и в полосе пропускания.

Цель достигается тем, что в актив;ный пьезоэлектрический фильтр, содержащий первую и вторую объединенные по входу ветви, одна из которых состоит из последовательно соединенных первого резистора и пьезоэлектрического резонатора, а другая — из второго резистора и параллельной РС-цепи, и операционный усилитель, в цепи отрицательной обратной связи которого включен третий резистор, введены инвертор, включенный во вторую ветвь, ключ и дополнительная параллельная

RC-цепь, включенная в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя между его выходом и другим выводом третьего резистора, при этом ключ включен последовательно с резистором параллельной Р С-цепи, причем выходы первой и второй ветви объединены и подключены к инвертирующему входу операционного усилителя.

На фиг.1 приведена электрическая принципиальная схема предложенного активного пьезоэлектрического фильтра; на фиг,2 — амплитудно-частотные характеристики активного пьезоэлектрического фильтра.

Активный пьезоэлектрический фильтр содержит операционный усилитель первый резистор 2, пьезоэлектрический резонатор 3, второй резистор 4, параллельную RC-цепь 5, третий резистор 6, инвертор 7, ключ 8, допол>нительную параллельную РС-цепь 9.

Активный пьезоэлектрический фильтр работает следующим образом.

Коэффициент. передачи по напряжению инвертора 1 выбран равным -7. При этом передаточная функция схемы, приведенной на фиг.1а, имеет вид () У2(Ю)-У1(р) (Ä

УЗ(р) где У1(р) — проводимость последовательно включенных первого резистора 2 и пьезоэлектрического резонатора 3;

У2(р) — проводимость последовательно включенных второго резистора 4 и параллельной РС-цепи 5;

УЗ(р) — проводимость последовательно включенных третьего резистора 6 и дополни тельной R С-цепи 9.

Проводимости У1(р) и У2(р) определяются по формулам:

У1(р)

1 (2) I

p+ — - ——

У +рср

1095356

УЗ(р) где Р—

С

30

- 5 (Р), (6) (8) 7P = /CD..

1+ о "р

З. М. (3) (1+ р ) +g

"P5 сопротивление резисторов 6 и 2;

5 статическая емкость пьезоэлектрического резОнатора 3, а также емкость конденсатора параллельной RC-цепи 9; сопротивление потерь пьезоэлектрического резонатора 3, а также сопротивление резистора параллельной RC"цепи 9; оператор Лапласа; постоянная времени, определяемая формулой: (4) — проводимость пьезоэлектричес- .

20 кого резонатора 3 без учета его статической емкости, определяемая по формуле: р 1

5 CU 2 (5) рг+р э+аР

Q 5 где L, — эквивалентная индуктивность

5 пьезоэлектрического резонатора 3;

Cu — частота последовательного

5 резонанса пьезоэлектрического резонатора 3;

6 " добротность пьезоэлектрического резонатора 3.

Чтобы обеспечить режим режекции в активном пьезоэлектрическом фильтре, ключ 8 должен быть в замкнутом положении. При этом проводимость

У2(р) определяется выражением

1+P pc

Р(1+р )+ и а передаточная функция (1) с учетом формул (2) — (6) принимает вид г (И= (t+pü )(1+рi .)(р tp +w

2+„„2

= ®(р)

+P +щ

Q 5

55 где

Варианты амплитудно-частотных характеристик режекторного фильтра, соответствующие выражению (7), показаны на фиг. 2а и б пунктирной линией.

Чтобы обеспечить режим полосовой фильтрации, ключ 8 должен быть в разомкнутом положении. При этом проводимость У2(р) определяется выражением

У2 (р) = — — " — = — - р (9) 1 pC„ +1/pC р 1 + р-., где Р— сопротивление резистора 4.

Передаточная функция (1) с учетом формул (2), (3), (4), (5), (8) и (9) принимает впд („,р" 1(,р"р1 р,р а „„

Р @

=-м(р1,, (gg)

Р g 5

Варианты амплитудно-частотных характеристик полосового фильтра9 co» ответствующие выражению (10), показаны на фиг. 2а, б сплошной линией.

Активньй пьезоэлектрический фильтр выполняет функции режекторного при замкнутом ключе 8 и выполняет функции полосового при разомкнутом ключе 8.

Из рассмотрения передаточных функций (7) и (10) следует, что в предлагаемом активном пьезоэпектрическом фильтре обеспечивается равенство модулей коэффициента передачи в полосе пропускания дпя режима полосовой фильтрации и для режима режекцни.

По. сравнению с базовым объектом полосовой пьезоэлектрический фильтр

ПФ2П-284 рЦ0.206.024 Ту,предлагаемый, фильтр обладает следующими техническими преимуществами: расширенные функциональные возможности, Отсутствие МОТОчных узлОВ 9 ВОЗМОЖНОСТЬ Мик роисполнения фильтра, более высокая устойчивость к механическим воздействиям (удары, вибрации) вследствие отсутствия малопрочных моточных узлов.

При необходимости поочередного включения в каком-либо устройстве как полосового, так и режекторного пьезоэлектрических фильтров, данное устройство должно содержать, кроме

5 1095356 полосового фильтра ПФ2П-284,еще и режекторный. Стоимость режекторного фильтра примерно равна стоимости полосового ПФ2П-284 (35 руб.). При использовании предложенного активноtwo пьезоэлектрического фильтра, функ ции как полосового, так и режекторо

/к(р)/

$ f//åÐ 1/тЮ

f/ $ f7p$

Див. 2

Составитель А. Меньшикова

Редактор M. Дылын Техред Л. Коцюбняк Корректор С. Лыжова

Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3620/40

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

/к(р) /

a)

0,707 ного фильтров выполняются одним и тем же устройством.

Экономический эффект от применения предложенного фильтра будет примерно равен стоимости одного базового фильтра, умноженной на количество устройств в выпускаемой серии.