Активный режекторный фильтр

 

АКТИВНЫЙ РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР, содержащий последовательно соединенные первый двойной Т-образньй КСмост , вход которого является входом активного режекторного фильтра, и первый усилитель, охваченный цепью обратной связи, состоящей из первого резистивного делителя напряжения, включенного параллельно выходу первого усилителя, второго двойного Т-образного RC-Mocra, второго усилителя, вход которого подключен к выходу второго двойного Т-образного RC-моста, второго резистивного делителя напряжения, подключенного параллельно выходу второго усилителя, причем отвод второго резистивного делителя напряжения подключен к точке соединения поперечных плеч второго двойного Т-образного RC-моста, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частотной характеристики активного режекторного фильтра в обратной связи введены дифференциальный -усилитель, третий и четвертый резистивные делители напряжения, причем выход дифференциального усилителя подключен к входу второго двойного Т-образного RC-моста ,. неинвертирующий вход подключен (Л к отводу первого резистивного делителя напряжения, а инвертирующий вход с к отводу третьего резистивного делителя напряжения, включенного между входом активного режективного фильтра и выходом дифференциального усилителя, четвертый резистивный делитель напряжения вклочен между выходом первоО5 го усилителя и выходом второго усилисо теля, при этом отвод четвертого резистивного делителя напряжения подключен 4 СЛ к точке соединения поперечных плеч первого двойного Т-образного RC-моста .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51у 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фД

>

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3607335/ 24-09 (22) 16. 06. 83 (46) 23. 07. 85. Бюл. N - 27 (72) В. Л. Беляев, В.Л. Бе скоровайный. и А.M.ßìïîëüñêèé (71) Специальное конструкторское бюро сейсмического приборостроения (53) 621. 372.543. 3 (088. 8) (56) Марше Ж. Операционные усилители и их применение. Л., "Энергия", 1974, с. 1 78.

Авторское свидетельство СССР

N - 1056431, Н 03 Н 11/129 1981 (прототип) . (54) (57) АКТИВНЫЙ РЕЖККТ0Рный ИцЬТР, содержащий последовательно соединенные первый двойной Т-образный RCмост, вход которого является входом активного режекторного фильтра, ипервый усилитель, охваченный цепью обратной связи, состоящей из первого резистивного делителя напряжения, включенного параллельно выходу первого усилителя, второго двойного Т-об-. разного RC-моста, второго усилителя, вход которого подключен к выходу втоI рого двойного Т-образного RC-моста, второго резистивного делителя напряжения, подключенного параллельно вы„„SU„„1169145 А ходу второго усилителя, причем отвод второго резистивного делителя напряжения подключен к точке соединения поперечных плеч второго двойного

Т-образного RC-моста, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения стабильности частотной характеристики активного режекторного фильтра в цепь обратной связи введены дифференциальный усилитель, третий и четвертый резистивные делители напряжения, причем выход дифференциального усилителя подключен к входу второго двойного Т-образного RC-моста,. неинвертирующий вход подключен к отводу первого резистивного делителя напряжения, а инвертирующий вход— к отводу третьего резистивного делителя напряжения, включенного между входом активного режективного фильтра и выходом дифференциального усилителя, четвертый резистивный делитель на пряжения включен между выходом первого усилителя и выходом второго усилителя, при этом отвод четвертого резистивного делителя напряжения подключен к точке соединения поперечных плеч первого двойного Т-образного RC-иоста.

1 1169

Изобретение относится к радиотех- нике и может использоваться в радио. технических устройствах различного назначения.

Целью изобретения является повыше- ние стабильности частотной характеристики активного режекторного фильтра.

На фиг. 1 йриведена принципиальная электрическая схема активного режек- !О торного .фильтра; на фиг. 2 — эквивалентная схема активного режекторного фильтра.

Активный режекторный фильтр содержит первый двойной Т-образный RCмост 1, первый усилитель 2, первый резистивный делитель 3 напряжения, дифференциальный усилитель 4, второй резистивный делитель 5 напряжения, второй двойной Т-образный RC-мост 6, 20 второй усилитель 7, третий резистивный делитель 8 напряжения, четвертый резистивный делитель 9 напряжения.

Второй двойной T-образный RCмост 6, второй усилитель 7, и второй 25 резистивный делитель 5 напряжения образуют дополнительный активный

1 режекторный фильтр 10.

Цепь обратной связи предложенного активного режекторногофильтра состо- 3б ит из первого резистивного делителя 3. напряжения, дифференциального усилителя 4, дополнительного активного режекторного фильтра 10 и четвертого" резистивного делителя 9 напряжения.

Активный режекторнъйфильтр работает следующим образом .

Входной сигнал проходит через двойной T-образный ЕС-мост 1 и усилитель 2,имеющийположительный единич- . 40 ный коэффициент усиления, и поступает на выход активного режекторного фильтра 10. Одновременно входной сигнал .через резистивный делитель 8 напряжения, дифференциальный усилитель 4, 4 включенный для входного сигнала в инвертирующем режиме усиления, дополнительный активный режекторный фильтр 10 и резистивный делитель 9 напряжения подается в точку соединения попереч- ® ных плеч двойного Т-образного RC-моста 1 °

Для удобства рассмотрения принципа работы предлагаемого активного режекторного фильтра представим его в видеЫ эквивалентной схемы (фиг. 2а), на которой цепи входного сигнала и обратной связи разделены.

145

2(У+1

$ +1+4 (1=а() S коэффициент передачи дополнительного режекторного фильтра 10;.f

S=j—

6 комплексная нормированная частота входного сигнала; частота режекции;

f о

Км

0 о коэффициент передачи резистивного делителя 5 напряжения дополнительного активного режекторного фильтра 10; сопротивление резисторов 13 и 14 резистивного делителя 5 напряжения;

R> HR+

Rz с = — ——

1 К+К

2 — коэффициент передачи резистивного делителя напряжения 9;

R è R — сопротивления резисторов 15 и 16.

Обозначим коэффициент передачи по цепи обратной связи активного режекторного фильтра pд (выражение для р будет рассмотрено ниже).

Коэффициент передачи на выход активного режекторного фильтра 10 для входного сигнала, поступающего непосредственно на вход двойного T-образного RC-моста 1 определяется выражением

$2+1

$ +1+4(1- р )S

Коэффициент передачи на выход активного режекторного фильтра 10 для входного сигнала, поступающего в точку соединения поперечных плеч двойного Т-образного RC-моста 1, определяется выражением () 4Ыс$

$ + 1+4 (1 poe ) S

Коэффициент передачи входного сигнала в точку соединения поперечных плеч двойного Т-образного КС-моста 1 определяется выражением с К1 К 2($) (1 С 1)

Дс где К1= — — коэффициент усиления дифR5 ференциального усилителя 4 в инвертирующем режиме усиления;

Rg и к - сопротивление резисторов 11 и 12 резистивного делителя 8 напряжения;

11691

2(s2 +1

82+1+4 (1-акр) s коэффициент передачи дополнительного режекторного фильтра 10;

Кг а = ——

R +R г

Таким образом, результирующий ко- эффициент передачи входного сигнала на выход активного режекторного фильтра

K(S) =К (S)+K (S) = — — — — — — S

Б +1+4Ы 8 г $ +1+4(1-р с) подставляя значение рьр, получаем выражение для коэффициента передачи активног режекторного фильтра в виде

2 1

2 2+,1+ y(g=g } 5.

,, (-ы -к„(<-ы„)ь (s + ) х

52+1+ Ф(1-/Зрс } 5

Из полученного выражения видно, что ввод инвертированного входного сигнала в точку соединения поперечных плеч двойного Т-образного RCмоста 1 через дополнительный режекторный фильтр 10 при выборе соотношения коэффициентов передачи, удовлетворяющего условию К.,(1-$,)=1-3 эквивалентен включению дополнитель- 25 ного активного режекторного фильтра с частотнонезависимой обратной связью глубиной р последовательно. с активным режекторным фильтром, имеющим частотноэависимую цепь обратной связи, эквивалентную цепи обратной связи предлагаемого активного режекторного фильтра (фиг.гб).

Форма частотной характеристики звена с частотнонезависимой обратной связью известна и определяется только коэффициентом передачи по цепи обратной связи Ы

Рассмотрим форму частотной характеристики звена с частотно-зависи-. мой обратной связью и ее зависыкость от параметров цепи обратной связи такого звена .

Цепь обратной связи предлагаемого активного режекторного фильтра имеет две параллельные ветви.

Первая ветвь образована резистивным делителем 9 напряжения, имеющею частотнонезависимый коэффициент передачи

Вторая ветвь образована резистивным делителем 3 напряжения, дифференциальным усилителем 4, включенным для напряжения обратной связи в неннвертирующем режиме усиления, дополнительным режекторным фильт45 4 ром 10 резистивным делителем 9 напряжения и имеет частотно-зависимый коэффициент передачи

Рг 2 1 г (!)

Rs где р = — — — — — коэффициент перег R+R дачи реэистивного делителя 3 напряженияя;

R»R сопротивления ре зисторов 17 и 18.

R55+ R6

К (5) — — — =К +1 — коэффициент усиR ления дифференциального усилителя 4 в н еинвертирующем режиме усиления;. = — -- — коэффициент переК

R +R дачи резистивного делителя 9 напряжения.

Результирующий коэффициент передачи по цепи обратной связи р — а,+ а (8)-р,+Ы K K (S) (1- (,)

Учитывая ранее введенйое условие К (1-<К1)=1-р р и равенство К

=К„+1; выражение для ф можно записать в виде

/4с=р + р 2(2 р )K2(s)

Вблизй частоты режекции коэффициент передачи по частотно-зависимой ветви цепи обратной связи я (S)

2 мал и р = з,=d Оба звена эквивалентной схемы (фиг. 26) могут быть выполнены с одинаковой добротностью при условии Ы1 =р р. В этом случае находим К =1 и К =2.

1 5

Тогда коэффициент передачи по цепи обратной связи определится выражением

5„=ы,+гм (1-,) K2(S)

Подставляя полученйое значение в выражение для коэффициента передачи второго звена эквивалентной схемы, получим

g +1

W(S)

S + "+ (1-p„) э (9"1ф +1 "Р- }5) (S +1} +1р(1-р р} S +8((-ao)("р)(Ь +Ф

1169145

Модуль коэффициента передачи в торого звена эквивалентной схемы

Из полученного выражения видно, Ю что форма частотной характеристики второго звена зависит от двух параме тров — о о и о{2.

На частотах входного сигнала, близких к частоте режекции, форма 15 частотной характеристики не зависит от о и определяется только значе2 нием о{о, поскольку в укаэанной области частот частотно-зависимая ветвь цепи обратной связи не рабо- 20 тает (р =0) .

Очевидно, что при вылоре д „= о(, частотные характеристики обоих звеньев эквивалентной схемы в указанной

\ области частот совпадают.

По мере отхода частоты входного сигнала от частоты режекции, коэффициент передачи „В (Б) возрастает, что приводит к подъему частотной характеристики второго звена, причем этот подъем тем больше, чем больше величина о{ . Результирующая частотная характеристика активного ре-. жекторного фильтра образуется перемножением частотных характеристик 35 обоих звеньев его эквивалентной схемы. Поскольку форма этих характеристик в области частот, близких к частоте режекции, определяется только параметром e(очевидно, что ширина 40 полосы подавления результирующей частотной характеристики на уровне

К также определяется выбором о{,„ .

Наличие подъема частотной характеристики второго звена эквивалент- 45 ной схемы обеспечивает сужение ре— зультирующей частотной характеристики активного режекторного фильтра в области малых коэффициентов подавления и увеличение крутизны ее скатов. Обеспечение заданной ширины полосы подавления на уровне -3 дБ достигается соответствующим выбором о 2.

Коэффициент передачи активного режекторного фильтра получается перемножением коэффициентов передачи обоих звеньев эквивалентной схемы

{p+<) +

5 +1)

Модуль коэффициента передачи активного режекторного фильтра определяется выражением

1 к(а

Коэффициенты о(и о 2 вычисляются, исходя из условий прохождения частотной характеристики активного режекторного фильтра через заданные точ+.:л fy ки с координатами (f + —, К„) и (Ео, К )., где f — частота

hf2 о режекции, dfÄ - полоса подавления на уРовне К,=-З дБ и ЛГ2 — полоса подавления на уровне К =К „

1169145

Составитель А.Меньшикова

Редактор А.Сабо Техред Ж.Кастелевич Корректор С.йекмар

Заказ 4627/52 Тираж 872 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .изобретений и открытий

313635, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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