Активный rc-фильтр нижних частот

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в частотно-селективных устройствах радиоэлектронных устройств. Цель изобретения - расширение диапазона рабочих мест. Активный RC- фильтр нижних частот содержит первый 1, второй 2 и третий 3 операционный усилители , первый 4 и второй 5 конденсаторы, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9, пятый 10, шестой 11, седьмой 12 и восьмой 13 резисторы. Принцип расширения диапазона рабочих частот активного RC-фильтра нижних частот заключается в том, что благодаря введению дополнительных обратных связей в знаменателе передаточной функции появляются отрицательные члены, позволяющие компенсировать изменение частоты и добротности полюса. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 03 Н 11/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4644402/09 (22) 30,01.89 (46) 30,10.91, Бюл. N 40 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) С.В,Гришин, С,Г,Крутчинский и Е.Л.Хоруженко (53) 621,372,54 (088.8) (56) Nachrlchten - technische Zeitschrift, N. 6, 1973, s.281, фиг.áa, . (54) АКТИВНЫЙ RC-ФИЛЬТР НИЖНИХ ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в частотно-селективных устройствах радиоэлектронных

„„5U„„1688388 А1 устройств, Цель изобретения — расширение диапазона рабочих мест. Активный RCфильтр нижних частот содержит первый 1, второй 2 и третий 3 операционный усилители, первый 4 и второй 5 конденсаторы, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9, пятый

10, шестой 11, седьмой 12 и восьмой 13 резисторы. Принцип расширения диапазона рабочих частот активного RC-фильтра нижних частот заключается атом, что благодаря введению дополнительных обратных связей в "íàìåíàòåëå передаточной функции появляются отрицательные члены, позволяющие компенсировать изменение частоты и добротности полюса. 1 ил.

1688388

Р 1 Тг + Р Q — + — .

2 R1 R4 пз 5

6; (4) Откуда находят

tR4

6 t2 R6

Й2 Rt t% ор= —— пз R4 (5) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в частотно-селективных узлах радиоэлектронных устройств.

Цель изобретения — расширение диапазона рабочих частот.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема активного RC-фильтра нижних частот, Активный RC-фильтр нижних частот 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 и восьмой резистор 13.

Активный RC-фильтр нижних частот работает следующим образом.

Входной сигнал поступает через третий резистор 8 на параллельно соединенные вторые резистор и конденсатор 7 и 5, Bocbмой резистор 13 и неинвертирующий вход второго операционного усилителя 2.

При этом на выходе второго операционного усилителя 2 реализуется передаточная функция фильтра нижних частот г(р) = м, "- р,;)

+ p dр йф + 0 где M = 1+ — — масштабный множитель 5

R4

dp = — = ) — — ((-,— — затУхание flo

Ор rZ R3Ь люса;

0р — добротность полюса; сОр - (" частота полюса

1 2 5 т1 = R1 Cl, тг = R2 Сг, R1и R2 — сопротивления резисторов 8 и

С1 и Сг — емкости конденсаторов 5 и 4; й3, йа и R5 — сопротивления резисторов

7, 10 и 9.

В общем случае основные параметры звена вр и dp зависят не только от резистивных и емкостных элементов схемы, но и от параметров операционных усилителей.

Оценкой влияния конечного усиления и

AoIIocbl пРОПУскэниЯ на мр и ор могут слУжить относительные изменения этих параметров двр идбр.

Передаточная функция операционного усилителя с учетом корректирующих цепей и конечности усиления определяется соотношением

1 + „. т7 р7й

5 где фо — коэффициент усиления на постоянном токе;

П = po вгр — площадь усиления опе рационного усилителя, 10 1 а р = — — граничная частота по уров<ус ню 3 дб, а так как на высоких частотах

1 1 1 << р —,, то членом — в(2) можно пре,Ио

15 небречь, и знаменатель передаточной функции может быть найден как

+ р — 1 y + — («, «Ф — )

2,лл л, y «Г 2лл gq3 зо ° — ((ь }(1+ — }-(а— где R5, Й7, йз — сопротивления резисторов

13, 12 и 11. При,и -+ oo получают выраже40 ние для знаменателя идеализированной передаточной функции

1 Р

55 Так как — = —, где I — номер ОУ.

pl П}

Ввиду того, что изменения частоты и добротности полюсов определяют на часто.те полюса, справедливо равенство

1688388 з

P « 2- — Р—

5 Для оценки величины резистора В7 или отношения — от дмр необходимо решить

R7 1

R6 уравнение джр(П) +др =О, т.е.

1+ 4 - — 1+

20 5 В 3

30 Откуда при П1 =- П2 = Пз = П; х1 = х2;

R2 = R6; 84 = R5; — « 1 <1 получают

К1 з

При Х1 = Х2; Й2 = RB; R4 = R5: П1 = П2 =

R1

=Пз = П и Qp» 1 (9} (при атом — « 1 )

Ra из выражения (7) находят соотношение 35 между резисторами R6 и Кт когда д ар (П) равно нулю

Рт 2 R1 — =1+ —— 6 3 R6 — " +=3 =R

2 R1

Вт — =1

R6 (10) 40

50 Активный RC-фильтр нижних частот, содержащий первый и второй операционный усилители, инвертирующие входы котсрых обьединены и соединены с первыми выводами первого резистора и первого конден55 сатора, вторые выводы которых соединены соответственно с выходами первого и второго операционных усилителей, а выход первого операционного усилителя соединен с первыми выводами второго резистора и второго конденсатора, вторые выводы коИз выражения (3} с учетом соотношения (6) и — = —, где I — номер ОУ, определяют

1 «Р

/4 П относительные изменения вр и dp от их идеализированных значений по выражению (5) Подставляя соотношение (10) и (8), можно получить

Таким образом, при выполнении условий (9) и (10) обеспечивается двр (П) =О и д бр (П) = 2 >, что позволяет расширить диапазон рабочих частот в 20р раз.

В области высоких частот, где целесообразно использовать активный фильтр нижних частот, необходимо соблюдать неравенство R6» R1, иначе возникает смещение частоты полюса дмр = — — —, которое устраняется вы1

R6 бором резистора Кт.

4 у р Б 1 4+

R1 R7

Следовательно при — = 0,1 имеют—

R6 R6

= 1,066, немного больше единицы.

Конкретное значение резистора К7 оп2 R1 ределяется по формуле В7 = R6 (1 + — ). 6

Формула изобретения

1688388

Составитель Ю.Чернышов

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор М,Товтин

Заказ 3716 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101 торых соединены с первым выводом третьего резистора и неинвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого соединен через последовательно включенные четвертый и пятый резисторы с общей шиной, общая точка. соединения которых соединена с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, причем второй вывод третьего резистора является входом, а выход второго операционного усилителя — выходом активного RCфильтра нижних частот, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, введены шестой, седьмой и восьмой резисторы и третий операционный усилитель„выход которого через шестой резистор соединен с инвертирующим входом

5 второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен через седьмой резистор с первым выводом восьмого резистора и с инвертирующим входом третьего операционного усилителя, выход

10 которого соединен с вторым выводом восьмого резистора, а неинвертирующий вход— с инвертирующим входом первого операционного усилителя,