Активный rc-фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в узлах частотной селекции радиоэлектронных устройств. Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот. Активный RC-фильтр содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 16 операционный усилитель, первый 4 и второй 5 конденсатор, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9, пятый 10, шестой 17, седьмой 12, восьмой 13, девятый 14 и десятый 15 резисторы. Расширение диапазона рабочих частот достигается тем. что благодаря введению четвертого 16 операционного резистора в передаточной функции появляются отрицательные члены, компенсирующие неидеальные свойства инерционных операционных усилителей. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 03 Н 11/12

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4631616/09 (22) 04.01.89 (46) 30.10.91. Бюл, М 40 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) С.В. Гришин., С. Г. Крутчинский и

С,В.сердюков (53) 621.372.54 (088.8) (56) Хьюлсман Л.п., Аллен Ф.Е. Введение в теорию и расчет активных фильтров.—

M. Ðàäèî и связь, 1984, с.203, рис,5.2-4. (54) АКТИВНЫЙ R6-ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в узлах частотной селекции радиоэлектронных устройств.

„„5U„„1688387 А1

Цель изобретения — расширение диапазона рабочих частот. Активный RC-фильтр содер.жит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 16 операционный усилитель, первый 4 и второй 5 конденсатор, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9, пятый 10, шестой 17, седьмой 12, восьмой 13, девятый 14 и десятый 15 резисторы. Расширение диапазона рабочих частот достигается тем; что благодаря введению четвертого 16 операционного резистора в передаточной функции появляются отрицательные члены, компенсирующие неидеальные свойства инерционных операционных усилителей. 1 ил.

1688387 р т172+р г + г R9 R1О

R7 йМ (2) Откуда находят

10 } 2 1/ R 11, Rg

"R1î R10 (3) 15

1 Р

Так как

П (где l номер ОУ), то выражение для остаточных членов, учитывающих влияние пло20 щади усиления ОУ, будет иметь вид р t1 t2 (— (1 + — + — ) + — +

3 1 Я10 А10

П1 R11 R15 П2

Я1З(Ä+R10+R10) 1 +

ПЗ П16 R12 Я11 R15

R10 R13 "13 Р Rg

+П16(Р 1 2 +Р А ) (А14) ПЗ Я7

30 р 7172 — — + — = + (1+ + ) 2 1 «" 1 1 Я9 1 1 - Rg Rg.

ПЗ Т2 Т1 Я7 П2 «,1 R7 Я6,и (р) =+ i

Вю

45 р <1 г = — р 7р т1 г = — р R, (4) 50 (+ — „,+ — „,) +.—.-("+ — „)(. + ) й1О й10 й9 1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в узлах частотной селекции радиоэлектронных устройств.

Цель изобретения — расширение диапазона рабочих частот.

На чертеже приведена электрическая схема активного RC-фильтра.

Активный RC-фильтр содержит первый операционный усилитель 1, второй операционный усилитель 2, третий операционный усилитель 3, первый конденсатор 4, второй конденсатор 5, первый резистор 6, второй резистор 7, третий резистор 8, четвертый резистор 9, пятый резистор 10, шестой резистор 11, седьмой резистор 12, восьмой резистор 13, девятый резистор 14, десятый резистор 15 и четвертый операционный усилитель 16.

Активный RC-фильтр работает следующим образом.

При использовании реальных операционных усилителей (ОУ) имеющих ограниченный коэффициент усиления и, следовательно, конечную площадь усиления, основные пара«летры фильтра Q» и dp будут зависеть не только от резистивных и емкостных элементов схемы, но и от площади усиления операционных усилителей, передаточная функция которых может быть представлена следующим соотношением:

Тогда знаменатель передаточной функции фильтра найденный по формуле Мэзона, можно представить в виде (p 7 1 + — ) рt2+ — -+ — f(р7:1 + — ) p22

R9 й10 1 "9»

RV й11 jf1I6 R7 (1+ — + — )+ — -(+ — + — ))+

R10 R10 R10 „й13 й13 й11 R15 й11 й12 Я 14

+ — (рог (p A +1+ — + — ) — р 72

1 Rg Rg ,иг R7 й6

+ — (р «1 + — ) p t2 (1 + — + — ), 1 R9,. R10 й10 С1 R11 R15 где 21=Rg С4, 72 =R6C5, При

pi - со получают выражение для знаменателя идеализированной передаточной функции

1 1 Rg R13 R13 R10+ R10

П16 t 1 А7 (R14 R12 ("11 R15 ) ) Ввиду того, что отклонение параметров полюсов определяют на частоте полюса, справедливо равенство

Отбросив члены высшего порядка малости, получают выражения для относительных отклонений частоты и добротности полюсов от идеального значения (3) >«(и)* PP (и, и + и„ф1

«ь

1688387

10

Откуда

/, +R10 1 (8) 12 2+ 0

R15

Откуда

В1э %1э

6+ — ——

R10 R14 R12 (9) 15 1 1э

Q + — — 1 12

+Е (n).

q е

При т1 = т2,: R11 = R 10; R7 = Rs 14 П1 = П2

= Пэ = П16 (7) находят условие, когда член в квадратных скобках в выражении для д dp (П) обращается в нуль

При тех же условиях, приравнивая дар нулю, получают

R 10 1 R10 Я1Э R13 R 10 — — — (5- — + — — — (+ — )) =0

Я15 Qp R15 Я14 R12 R15

Таким образом, при выполнении условия (7) выбором величины резисторов Й1з и

R 15 в соответствии с соотношениями (8) и (9) можно обеспечить равенство нулю относительных изменений частоты и затухания полюса, что улучшает частотные характеристики схемы примерно на порядок. Точное равенство площадей при этом не обязательно, так как соотношения (5) и (6) можно сделать равными нулю выбором соответствующих значений резисторов В1з и

R15, при этом сначала резистором R15 пол20

55 учают д (ф (П) = О, а затем резистором Р1эdp(Il) = О. Значения резисторов В1э и R15 на параметры полюсов(3) знаменателя идеализированной передаточной функции (1) и (2) влияния не оказывают.

Воэможность получения до1Р (П) = О и

ddp(П) = О при введении четвертого операционного усилителя с его функциональными связями объясняется возникновением дополнительных контуров обратной связи, приводящих к появлению разностных членов в выражениях (5) — (6).

Формула изобретения

Активный RC-фильтр, содержащий первый резистор, первый вывод которого является входом активного RC-фильтра, а второй вывод соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, выход которого соединен с первыми выводами второго и третьего резисторов и с первым выводом первого конденсатора, вторые выводы второго резистора и первого конденсатора соединены с вторым выводом первого резистора и первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого через шестой резистор соединен с первым выводом второго конденсатора и с выходом второго операционного усилителя, с инвертирующим входом которого соединен второй вывод третьего резистора и второй вывод второго конденсатора, а первь .й и второй выводы пятого резистора соединены соответственHG с инвертирующим входом и выходом третьего операционного усилителя, неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей соединены с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, введены четвертый операционный усилитель, седьмой, восьмой, девятый, и десятый резистор, причем инвертирующий вход четвертого операционного усилителя соединен с первыми выводами седьмого, восьмого и девятого резисторов и неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, инвертирующий вход которого через десятый резистор соединен с общей шиной, а выход соединен с вторым выводом седьмого резистора, второй вывод восьмого резистора соединен с выходом четвертого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с вторым выводом первого резистора, а второй вывод девятого резистора соединен с общей шиной,