Активный rc-фазовый контур
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах линий задержки и фазовых контуров. Цель изобретения т расширение диапазона рабочих частот . Активный RC-фазовый контур содержит первый-третий операционные усилители 1-3, первый 5 и второй 6 конденсаторы, первыйодиннадцатый резист.оры 7-17. Процесс компенсации инерционных свойств операционных усилителей основан на введении дополнительных путей прохождения сигнала в активном RC-фазовом контуре, благодаря чему в знаменателе выражения для передаточной функции появляются отрицательные слагаемые, компенсирующие изменение частоты и добротности полюсов. 1 ил.
сОюз сОВетских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 Н 11/12
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц (61) 1584080 (21) 4723999/09 (22) 26.07.89 (46) 07,12,91, Бюл, ¹ 45 (71) Таганрогский радиотехнический институт им, В.Д,Калмыкова (72) С.B,Ãpèøèí и С.Г,Крутчинский (53) 621.372.54(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1584080, кл. Н 03 Н 11/12, 1988, (54) АКТИВНЫЙ RC-ФАЗОВЫЙ КОНТУР (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах линий
„, Я „>1697260 А2 задержки и фазовых контуров. Цель изобретения —. расширение диапазона рабочих частот, Активный RC-фазовый контур содержит первый — третий операционные усилители 1 — 3, первый 5 и второй 6 конденсаторы, первыйодиннадцатый резисторы 7-17. Процесс компенсации инерционных свойств операционных усилителей основан на введении дополнительных путей прохождения сигнала в активном RC-фазовом контуре, благодаря чему в знаменателе выражения для передаточной функции появляются отрицательные слагаемые, компенсирующие. изменение частоты и добротности полюсов. 1 ил.
Изобретение относится к радиотехнике, может быть McBdPb3088t- в устройствах линий задер>кки и фазовых корректорах и я вляется усовершенствованием изобретения по авт, св, М 1584080, Цель изобретения -- расширение диапазона рабочих частот, На чертеже приведена принципиальная схема активного RC-фазового контура.
Активный RC-фа= овый контур содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 операционные усилители, первый 5 и второй
6 конденсаторы, первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10, пятый ",1, шестой 12, седьмой
13, восьмой 14, девятый 15, десятый 16 и одиннадцатый 17 резисторы, Активный RC-фазовый контур рабстает следующим образом.
Входной cMl HBfl через десятый 16 и одиннадцатый 17 резисторы г1одается на инвертирующие входы первого и четвертого 4, а также на неинвертирующий вход третьего 3 операционных усилителей. При этом на выходе четвер гого операционного усилителя 4 реализуется передаточная функция фазового контура второго порядка
К8 и R8 — сопротивление первого 7 и одиннадцатого 17 резисторов;
R7 и R8 — сопротивления десятого 16 и восьмого 14 резисторов;
5 R9, Rlo и R11-- сопротивления девятого
15, шестого 12 и седьмого 13 резисторов;
С1 и С2 — емкости первого 5 и второго 6 конденсаторов.
Модуль коэффициента передачи, т.е, 10 амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) фазового контура находится из выражения (1) заменой р íà j «>:
«3-P +ard,d3 (О dP) ОР РрОф
Из выражения (2) следует, что при dz =
= dp u oh = Np модуль коэффициента передачи активного RC-фазового контура частотно независим и равен единице, что реализуется только и ри идеальных операционных усилителях.
Зависимость фазового сдвига от частоты, т,е. фазочастотная характеристика (ФЧХ) также определяется из выражения (1) 2 1 () п9 р pdz o>z +<4 (1) 7 р2 — рб„«; +«ф /Т) / Ё4 R2 (Я5 Й7, 1 1
ГДЕ Clz =- — — — — — — — (1 яз R8 lR8 R8
<1 — R1» 1 72 — R2»:2. (т1 V Й„1 Р2 т2 Рз R8
1 v/ Йз „, Й Вг
«ф — — Г R R8
o, = 1+ — + —;,8
R7 R7, „. Б11 8 9 R!0 + R11
dz = — — затухание нуля функции пере7 дачи, 1
dp =- — - — затухание полюса функции
Qp передачи;
Q; и Qp — добротности нуля и полюса;
«>, — частота нуля функции передачи;
o>p — частота г,олюса ф,нкции передаи, 81 и R2 — сопро1ивления пятого l I и, второго В резисторов;
R _#_ 84 — сопротивления TpPTbBf > vi четвертого 10 резисторов;
l/>(N) = — Ог٠— — — — arctg . (3)
«> «>, с1, N Np d p
o3 — N2 аф — а>2
При использовании реальных операционных усилителей (0Y) из-за ограниченности их площади усиления П =poNrp (где poв коэффициент усиления OY на постоянном
3ц токе; «>Гр — частота, на которой коэффициент усиления ОУ без обратной свя и уменьшается до уровня 0,707,ио, затухания нуля и полюса), а также их частоты не сов40 падак>т и отклоняются от своих расчетных значений, 3То приводит к неравномерности АЧХ и отклонению ФЧХ от требуемой и, следовательно, к ограничению диапазона рабочих частот, в котором отмеченные отклонения не выходят за допустимые пред45 елы. Чем меньша относительные изменения параметров фазового контура, обусловленные ограниченной величиной площади усиления, тем шире диапазон рабочих частот устройства.
Выражения для относительных изменений параметров предложенного фазового контура имеют вид: д Qp(ll) = «>р0р — (1 4- — ) — — — + (1 Р4 1 Вз 1
П1 Ra П2 В Пз
+ — — =. — + c, «>р (П), О>р V I2 V"Рз
fl2 71 Rq
1697260
10 Р 2Ь
25 Па дскп) =Ж(1 + — 2); до.1р(П) = — — (1 + — );
П Qp
ы,(п) =- —" (1 — — );
П 0z дв (п) = — — (1 — — );
П 0
55 (4) дд (П) = wQp — (1 + — }—
1 R4 1 з 1 1 Ra . Пгй4 Пз Й 2 У з (1 + 7) + дг ) (П) Р 2 /Йз 1 1 1 г11
2 1 й4 П2 Пз T2J П0р (П) W 1Л21Л Э (1 1 11
R4 Рг Пз 2 где П1 — площадь усиления I-го операционного усилителя.
Из сопоставления выражений для относительных изменений следует, что в случае идентичных OY (П1 = Пг = Пз = П4 = П) и при оптимальных соотношениях между элементами Йз = R4, t1 =тг происходит компенсация влияния площади усиления OY на затухание и частоты нулей и плюсов благодаря обращению в нуль сомножителей в квадратных скобках. При этом, как видно из соотношений, входящих в формулу (1), конкретные значения параметров фазового контура ар, Nz, dp u dz могут быть получены без нарушения приведенных выше условий компенсации.
При указанных соотношениях между элементами относительные изменения параметров полюсов и нулей приобретают вид: для прототипа для активного RC-фазового контура
ы,(п) = (1 -"); д,(п) =-з,ь "
Па
Bd,(l-l) = 3 и т (1 + 0,83}.
П0
Поскольку из-за влияния площади усиления OY происходит взаимный сдвиг междунар и ю, в активном RC-фазовом контуре используется делитель Р, позволяющий
5 уменьшить частоту нуля йь до выполнения условия и =сф. Коэффициент передачи этого делителя находится из выражения
Из сопоставления выражений для относительных изменений частот нуля и полюса следует, что изменения частот у активного
RC-фазового контура значительно меньше
2Q — 3 (примерно в раз), чем у прототипа и, следовательно, его частотный диапазон шире. Увеличение (примерно в 3 раза) величины д dz(U) существенного влияния на основные параметры (АЧХ и ФЧХ) активного RC-фазового контура не оказывают, так как коэффициент чувствительности АЧХ к отклонению dz не превышает единицы, а коэффициент чувствительности ФЧХ к dz не богее 0,5 т,е. г (1о ) Р(о ) 1
8 с1г 2 2 °
Другие коэффициенты чувствительности имеют значения
35 Sd - =1; Sd 1, IF (j c0)I IF (j л1)I
S 03р = Qpj 5 ОЪ = Qzl
P (cu) р(в) S й)р =2 0р, S =2 Ор.
Для оценки выигрыша в частотном диапазоне воспользуется данными коэффициентами чувствительности. Тогда относительное изменение модуля переда45 точной функции д F l через коэффициенты чувствительности определяется по соотношению
IF (j CU)l
l д F l =S и до (п) +
IF(IÂ)I
+ Sco до р(п) + ()ю)I.Ы ()д,(П).
IF(jÂ}1
+ Sdp дскб р(п), а изменение фазового сдвига на частоте мр = а можно найти по выражению l697260
Ф (p
Ь«р = Яю .д в (П) + Яа д оу (П) +
Ф Ф
+Sd,6d,.(П)+Яд„д «,(П). (5), Составитель Ю, Чернышов
Техред M.ÓIîðãåíòàë Корректор Л, Бескид
Редактор О. Головач
Заказ 43 «5 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
1 I3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
При Qp,z = 10; fp,z:--: 5 кГц; П - 10 мГц, используя соотношение (4), получают: для прототипа д Р 10.3.10-з+ 10.6,10-з 1.3.1 0-з
+1 ° 6 10 =0,033=:33",4 для активного RC- азового контууа
)д Е! =-10 1,25 10 + 10 1,75 10 — 1 1,63 10 + 1 3,25 10 -= 0,008 0,8Я,, Используя соотношение (5), получают; для и рототи па „, 2.10.3.10-з 2,10,6.10 з+ 0 5, .. 0-з+
+ «} 5 .6 . 1 0-3 ® 1 )55 (рад) 1 0 для активного RC фазового контура
Ay=--2 10 1,25 10 -2 О 1,75 10 +
1 63 10 - 0 5 3-25 10з =
= 0,0536 (рад) = 3,07".
Из приведенных расчетов следует, что у предлагаемого RC-фазового контура неравномерность АЧХ в 4 раза, а отклонение ФЧХ в 3 раза меньше, чем у прототипа.
5 Поскольку неравномерность АЧХ и отклонение ФЧХ прямо пропорциональны частотам 4ор и а, то при одних и тех же требованиях к АЧХ и ФЧХ значение верхней частоты у активного RC-фазового контура в
10 3 раза больше, чем у прототипа.
Формула изобретения
Активный RC-фазовый контур по
15 авт. св. М 1584080. отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом третьего one20 рационного усилителя.
