Активный rc-фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в частотно-избирательных устройствах Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот Активный RC-фильтр содержит первый 1. второй 2 и третий операционные усилители, неинвертирующий усилитель 4, первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8, пятый 9, шестой 10 и седьмой 11 резисторы, первый 12, второй 13 и третий конденсаторы На выходах активного fcC-фильтра формируются передаточные функции ФНЧ, ФВЧ и ПФ. уменьшение отклонения добротности и частоты полюса АЧХ происходит благодаря введению отрицательных слагаемых в знаменателе передаточных функций из-за действия цепи ОС через третий конденсатор 14 и неинвертирующий усилитель 4. 1ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 03 Н 11/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР . r, C

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4644415/09 (22) 30,01.89 (46) 30.10.91. Бюл.¹ 40 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. B,Ä.Êàëìûêîâà (72) С,В,Гришин, B,Ä,Ãóðà, С,Г,Крутчинский и Г.Н.Учакин (53) 621.372.54 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 510778, кл, Н 03 Н 7/10. 1972. (54) АКТИВНЫЙ RQ-ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в частотно-избирательных устройствах, Цель изобретения — расширение диапазона рабочих

„„Я3 „„1688389 А1 частот, Активный RC-фильтр содержит первый 1, второй 2 и третий операционные усилители, неинвертирующий усилитель 4, первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8, пятый 9, шестой 10 и седьмой 11 резисторы, первый 12, второй 13 и третий конденсаторы. На выходах активного пС-фильтра формируются передаточные функции ФНЧ, ФВЧ и ПФ, уменьшение отклонения добротности и частоты полюса АЧХ происходит благодаря введению отрицательных слагаемых в знаменателе передаточных функций из-за действия цепи ОС через третий конденсатор 14 и неинвертирующий усилитель 4. 1ил.

1688389

Изобретение относится к радиотехнике и может быть испол,ьзовэно в частотно-избирательных устройствах.

Цель изобретения — расширение диапазона рабочих частот.

На чертеже приведена принципиальная схема активного RC-фильтра, Активный RC-фильтр содержит первый операционный усилитель 1, второй операционный усилитель 2, третий операционный 10 усилитель 3, неин вертирующий усилитель 4, первый резистор 5, второй резистор 6, третий резистор 7, четвертый резистор 8, пятый резистор 9, шестой резистор 10, седьмой резистор 11, первый конденсатор 12, вто- 15 рой конденсатор 13 и третий конденсатор

14.

Активный RC-фильтр работает следующим образом, Входной сигнал поступает на шестой 20 резистор 10, при этом на выходе первого операционного усилителя 1 формируется передаточная функция ФНЧ, на выходе второго операционного усилителя 2 формируется передаточная функция ФВЧ, а на 25 выходе третьего операционного усилителя

3 формируется передаточная функция ПН.

Иэ формулы Мэзона с учетом того, что передаточная функция операционного усилителя р =р, где П вЂ” площадь усиления, 30 можно получить следующее выражение для знаменателя передаточных функций активного RC-фильтра:

1 (11Т тг Ф71 (2) « /тГ 11, /

Ь, = (1 + — 1 у, -тг

3 R6 р r> rz - =- p —, R5 (3) 35 д бр (П) =((гр гр — (1 + >)

П1 — — — +дв (П), 1 1 1

П2 k1 ПЗ

+ — Р Г3 Р 71 k2 + — Р t1 (P t2 + 1) + — (1 + — + Р t3) +

1 1 вв

Р4 Р3 !«R5 40 (4) При r> = гг . приравнивая в выражении для дор(П) член в квадратных скобках нулю, получаем уравнение

45 — (1 + М1) — — — — — = 0 (5)

1 1 1 .1

П1 Пг kz Пз решая которое при П1= Пг = Пз находим К1

50 = 1. Подставляя полученное значение К1 в выражение для д в (П) и приравнивая нулю, получим уравнение (6) Р 1 Р t2 + + )" Р г I (1 + — + Р t3) Р t3 Р ti +

116 R6

85 R5

+ — — R t2 (Р гг + 1) — — R < I «2 (1 + — + Р г3) +

1 R6

+ г k2 + — p t1 P t2 k2 + — — р Г1 У k2 (1 + — + Р ГЗ)

1 б 1 1 R6

Р4 R5 Р4 /4,1 R5 где r\ = R7C12, 72 = R8Cf3, ГЗ R6C14, Кг — усилие неинвертирующего усилителя 4, Откуда при,и(- (3 находим р г1 гг Lt — — (1 — у)) +

2 à 63 6 R6 " ("-) —

1 5 R5 .

При C14 - 0 параметры полюсов будут определяться выражениями

R5 где К1 = — — коэффициент передачи первоR6

ro операционного усилителя 1 по инвертирующему входу, 1 Р

Так как — = —., где! — номер ОУ и

Pl П1" учитывая, что отклонение параметров полюсов определяем на частоте полюса, то справедливо равенство

Тогда из выражения (2) можно найти отклонение добротности и частоты полюса от "идеального случая" по выражению (2); при С14=0 и 0p » 1:

4ггг(п) = г ГГ1 с

1 1 г1 1 — + — — к1 — — — гг (42 {1 + k 1)

Пг Пз rz Пз rz

1 1 1 — + — — 2 — кkz =О, П2 ПЗ ПЗ из которого при Пг - Пд находим

1688389

Откуда при k1 = 1

1 г =—

К (7) Ci4 =2- — б

Пг (8) (П)1 ç „вЂ” (10) 1 1 1

f12 k1 Пз

+до р (П) И 1+k1 (13) Таким образом, как видно из приведенного анализа, при т1 =тг, П1 = Пг = Пз;

k) = 1; Кг = —,, получаем д вр (П) = 0 и д бр(П)

= 0 и, следовательно, устраняется влияние частотных свойств ОУ на параметры полюсов передаточных функций, что приводит в расширению диапазона рабочих частот.

Для достижения положительного эффекта при различных площадях усиление OY коэффициент k> должен иметь значение получаемое из решения уравнение (5), а затем из (6) находится и kz

При k2 = О, т.е, когда масштабный усилитель отсутствует, но конденсатор (С14) 0 выражения для относительных изменений

43 параметров, при — < 1, имеет вид 2 до (П) вр0р (1 + 1) В этом случае значение к1 получается такое же, как и раньше, а значение тз определяется при t< =tz из уравнения

z (1 — У) =сор- — + — „k>, (12) решая которое при Пг = Пз = П и Ор» 1 (при этом у«1) получаем

5 где Rg — сопротивление второго резистора 6;

С14 — емкость третьего конденсатора 4.

При данных значениях k> и С14 получаем

10 д и р(П) = 0 и дбр (П) = О.

Положительный эффект достигается на тех частотах, где начинает проявляться влияние частотных свойств ОУ, т.е.. с частот выше частоты среза (f p = 100 — 200 Гц) и

15 частот порядка fi, где 11 — частота единичного усиления ОУ, численно равная величине

П. Однако приведенные соотношения для относительных изменений параметров полюсов, из-за пренебрежения при анализе

20 членами второго и более высоких порядков малости, справедливы до частот ир = 0,1

П, т.е. до тех частот, где наиболее широко применяются активные RC-фильтры.

При перестройке активного RC-фильтра

25 по частоте изменением постоянных времени т1 и тгусловия компенсации ненарушаются благодаря пропорциональному изменению степени влияния площади усиления и емкости конденсатора 6 на параметры устройства.

Введение неинвертирующего усилителя 4 или третьего конденсатора 14 позволяет за счет образования дополнительных контуров образной связи уменьшить относительные изменения параметров полюсов передаточной функции, что обеспечивает расширение диапазона рабочих частот примерно на порядок.

40 Формула изобретения

Активный RC фильтр содержащий пер вый, второй и третий операционные усилители, первые выводы первого и второго

4> резисторов соединены с инвертирующим входом первого операционного .усилителя. выход которого соединен с вторым выводом первого резистора и с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого

50 соединен с первым выводом третьего резистора, первые выводы четвертого резистора и второго конденсатора соединены с инвертирующим входом третьего операционного усилителя, выход которого соеди55 нен с вторым выводом второго конденсатора и первым выводом пятого резистора, второй вывод которого соединен с первым выходом шестого резистора, седьмой резистор, отличающийся тем, что, 1688389

Составитель Ю.Чернышов

Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор М.Товтин

Заказ 3716 Тираж Подписное

8НИИПИ 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 с целью расширения диапазона рабочих частот, введен третий конденсатор и неинвертирующий усилитель, вход которого соединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя, а выходы через седьмой резистор соединены вторым выводом пятого резистора и неинвертирующим входом первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого через третий конденсатор соединен с вторым выводом третьего резистора и выходом третьего операционного усилителя, первый вывод третьего резистора соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого соединен с вто5 рыми выводами второго и четвертого резисторов, причем второй вывод шестого резистора является входом активного RCфильтра, а неинвертирующий вход второго и неинвертирующий вход третьего опера10 ционных усилителей соединены с общей шиной.