Перестраиваемый активный @ -фильтр,нижних частот второго порядка с полюсом затухания

 

ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР НИЖНИХ ЧАСТОТ ВТОРОГО ПОРЯДКА С ПОЛЮСОМ ЗАТУХАНИЯ, содержащий два последовательно соединенных интегратора, из которых выполнен на операционном усилителе, при этом выход второго интегратора через первый резистор соединен с неинвертирующим входом операционного усипителя-первого интегратора, последовательно соединенные второй и третий резисторы, причем другой вывод второго резистора подключен к входу перво го интегратора, а также четвертый резистор, один вывод которого, соединен с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса перестройки путем уменьшения числа синхронно перестраиваемых резисторов и уменьшения выходного сопротивления , введен пятый резистор,включенный между входом первого интегратора и неинвертируквцим входом операционного усилителя первого интегратора , при этом другие выводы третьего и четвертого резисторов подключены к неинвсртирукяцим входам,, операционных усилителей первого и второго интеграторов соответственно а точка соединения второго резистора с третьим подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя второго интегратора. СО 00 Од СП а

(19) (tl) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСГЪБЛИК

;4(51 Н 03 Н 11/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГПФ (2 1) 3589060/24-09 (22) 11.05.83 (46) 07.01.85. Бюл. М- 1 (7 1) Новосибирский электротехнический институт связи им. Н.Д.Псурцева (72) Г.Л.Хазанов. (53) 621.372.57(088.8) . (56) 1. Хазанов Л.Г. Синтез активных

RC-цепей на двух операционных усилителях. — "Электросвязь", 1973, В 11.

2. Авторское свидетельство СССР

9 741416, кл. Н 03 Н 11/04, 1977 (прототип). (54)(57) ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ АКТИВНЫЙ

КС-ФИЛЬТР НИЖНИХ ЧАСТОТ ВТОРОГО ПОРЯДКА С ПОЛЮСОМ ЗАТУХАНИЯ, содержащий два последовательно соединенных интегратора, каядый из которых выполнен на операционном усилителе, при этом выход второго интегратора через первый резистор. соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя-первого интегратора, последовательно соединенные второй и третий резисторы, причем другой вывод второ» го резистора подключен к входу первого интегратора, а также четвертый резистор, один вывод которого, соединен с общей шиной, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения процесса перестройки путем уменьшения числа синхронно перестраиваемых резисторов и уменьшения выходного сопротивления, введен пятый резистор, включенный мелду входом первого интегратора и .неинвертирующим входом операционного усилителя первого интегратора, при этом другие выводы третьего и четвертого резисторов

:подключены к неинвертирующим входам, операционных усилителей первого и второго интеграторов соответственно, а точка соединения второго резистора с третьим подключена к нфинвертирующему входу операционного усилителя второго интегратора.

1 11336

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в измерительной технике и технике электросвязи при построении селективных цепей. Ф

Известен перестраиваемый активный КС-фильтр нижних частот второго порядка, содержащий последовательно соединенные два интегратора, каждый из которых выполнен на операционном 1О усилителе, причем выход фильтра соединен с неинвертирующнм входом one рационного усилителя первого интеграиора, вход фильтра соединен через первый резистор с инвертирующнм L f5 входом операционного усилителя второго интегратора, а через резистивный делитель напряжения вход фильтра соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя второго интегратора, выход которого является

20 выходом фильтра, который по этой причине обладает низким выходным сопротивлением Г13.

Однако в данном перестраиваемом активном КС-фильтре для перестройки

25 по частоте необходимо изменять сопротивления резисторов, входящих в состав первого и второго интеграторов, и одновременно сохранять определенное соотношение между первым резисто-ЗО ром и резистором второго интегратора, .( т. е.для обеспечения глубины нуля пере-, дачи в процессе перестройки необходимо синхронное изменение по крайней мере, трех резисторов. Поскольку абсолютно 35 синхронное изменение резисторов прак-. тически невозможно, в процессе пере.стройки соотношение между сопротив" .лениями резистора второго интегратора и первого резистора изменятся, что приводит к уменьшению глубины нуля и снижению затухания на часто-. тах, близких к частоте нуля. Это, в свою очередь, приводит к уменьше-. нию избирательности при перестройке частоты.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является перестраиваемый активный КС-фильтр нижних частот второго порядка с полюсом затухания, содержа1цнй два последовательно соединенных интегратора, каждый из которых выполнен на операцион ном усилителе, при этом выход второго интегеатораа через первый резистор 55 соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя первого интегратора, последовательно соединен.

56 2 ные второй и третий резисторы, причем другой вывод второго резистора подключен к входу первого интегратора, а также четвертый резистор, один вывод которого соединен с общей шиной, а другой с инвертирующим входом операционного усилителя первого интегратора, при этом другой вывод третьего резистора подключен к инвертирующему входу операционного усилителя второго интегратора 1 21.

Однако известный перестраиваемый активный RC-фильтр нижних частот второго порядка с полюсом затухания имеет сложную перестройку и высокое выходное сопротивление.

Цель изобретения — упрощение процесса перестройки путем уменьшения ,числа синхронно перестраиваемых ре1зисторов и уменьшение выходного сопротивления

Цель достигается тем, что в перестраиваемый активный КС-фильтр нижних частот второго порядка с полюсом затухания, содержащий два последовательно соединенных интегратора, каж" дый из которых выполнен на операцион. ном усилителе, при этом выход второго интегратора через первый резистор соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя первого интегратора, последовательно соединенные второй и третий резисторы, причем. другой вывод второго резистора подключен к входу первого интегратора, а также четвертый резистор, один вывод которого соединен с общей шиной, введен пятый резистор, включенный между входом первого интегратора и неинвертирующим входом.операционного усилителя первого интегратора, при этом другие выводы третьего и четвертого резисторов подключены к неинвертирующим входам операционных усилителей первого и второго интеграторов соответственно, а точка соединения второго резистора с третьим подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя второго интегратора.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предлагаемого перестраиваемого активного КС-фильтра нижних частот второго порядка с полюсом затухания.

Перестраиваемый активный КС-фильтр содержит первый 1 и второй 2 интеграторы, первый 3, второй 4, третий 5, четвертый 6 и пятый 7 резисторы, з 11336 первый интегратор содержит операционный усилитель 8, конденсатор 9 и резистор 10, второй интегратор содержит операционный усилитель 11, резистор 12 и конденсатор 13; второй 4, .третий 5, четвертый 6, и пятый 7 резисторы образуют Т-образный перекрытый четырехполюсник 14.

Перестраиваемый активный КС-фильтр работает следующим образом: 10

На выход перестраиваемого активного RC-фильтра входной сигнал поступает через последовательно включенные интеграторы 1 и 2, через резистивный Т-образный перекрытый четырех- 15 полюсник 14, неинвертирующий вход операционного усилителя 8 и интегратор 2, через точку соединения резисторов 4 — 6, образующих ветви Т-образного перекрытого четырехполюсники 14, и неинвертирующий вход опера, ционного усилителя 11.

Т-образный перекрьггый четырехполюсник 14 совместно с резистором 3 образует резистивную мостовую схему, причем входной сигнал подается в одну диагональ этой мосТовой схемы. а неинвертирующие входы операцион, ных усилителей 8 и 11, между которыми включен резистор 5, соединены со второй диагональю этой схемы.

Если обеспечить равновесие моста, т.е. выполнить условие

R R3 06Rò. (1) где R3, R+, R u R — сопротивления резисторов 3, З5

4, 6.и 7 соответственно, то напряжения на неинвертирующих входах, операционных усилителей 8 и 11 будут одинаковыми независимо от ве- 4О личин резисторов 1О и 12 интеграторов 1 и 2, При этом на некоторой частоте, определяемой частотозадающим элементами-резисторами 10 и 12 и конденсаторами 9 и 13, а также коэф- 5 фициентом передачи Т-образного перекрьггого четырехполюсника 14, напряжение на выходе перестраиваемого активного КС-фильтра оказывается равным нулю, так как равна нулю сумма сигналов, поступающих по трем указанным путям. На этой частоте, таким образом, образуется нуль передачи (полюс затухания). Изменение частотозадающих элементов схемы приводит к изменению частоты, на которой образуется нуль передачи, что позволяет перестраивать частоту фильтра двумя

56 4 резисторами 10 и !2. Поскольку выход перестраиваемого активного КС-фильтра совмещен с выходом операционного усилителя 11, выходное сопротивление достаточно мало и возможно каскадное соединение таких схем без дополнительных развязывающих устройств.

В схеме одновременно создается цепь отрицательной обратной связи через резистор 3 и неинвертирующий вход операционного усилителя 8, и положительной обратной связи через резисторы 3 и 5 и неинвертирующий вход операционного усилителя 11. При замыкании накоротко резистора 5 знаения напряжения обратной связи на еинвертирующих входах операционных усилителей 8 и 11, добротность перестраиваемого активного КС-фильтра оказывается бесконечно большой и схема превращается в генератор. Включение резистора 5 обеспечивает полу" чение контролируемой и регулируемой добротности перестраиваемого активного КС-фильтра, которая не зависит от значения резисторов 10 и 12 и кон. денсаторов 9 и 13. Поскольку резистор 5 включен в диагональ мостовой уравновешенной схемы, его изменение не влияет на нуль передачи.

Обоснование положительного эффекта. Если выполнить условие (11, а также выбрать резисторы резистивной мостовой схемы иэ услрвия

Reps (2)

+ 6 где К, К, R e - сопротивления резисторов 3, 4 и 6, то передаточная функция перестраиваемого активного КС-фильтра, опреде- . ляемая отношением выходного и входного напряжений, записывается в виде

3 зRò

1++

R5+RT (ъ м7н ьj R!;j х +, R

Re Ri0 RiaCs C13 х о где р — оператор Лапласа;

Rio Кш — сопРотивления резис.торов 5, 10 и 12 соответственно;

С и С„" — емкости конденсаторов 9 и 13.

Таким образом, иэ выражения (3) следует, что перестройку частоты можСоставитель А.Меньшиков

Редактор Н;Данкулич Техред ЛЯоцюбняк Корректор М.Демчик

Заказ 9959/43 Тирах 811 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

S 1133656 но осуществлять двумя резисторами 10 и 12, не изменяя соотношения мелду другими элементами схемы. Поскольку выполнение условия (2) не зависит от нерестраиваемых резисторов, глубина 5 нуля передачи не изменяется в процессе перестройки частоты, что приводит к увеличению затуханияв полосе задерхивання, а следовательно, к увеличению. его избирательности по сравнению с известным.