Полосовой активный пьезоэлектрический фильтр с постоянным входным сопротивлением

Предлагаемое устройство относится к радиоэлектронике и может быть использовано для селекции сигналов в блоках ПЧ профессиональных радиоприемных устройств. Техническим результатом изобретения является обеспечение входного сопротивления, не зависящего от частоты. Полосовой активный пьезоэлектрический фильтр с постоянным входным сопротивлением содержит дифференциальные операционные усилители с отрицательной обратной связью 1, 2, пьезорезонаторы 3, 5, 7, 10 и резисторы 4, 6, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15. 2 ил.

 

Предлагаемое устройство относится к радиоэлектронике и может быть использовано для селекции сигналов в блоках ПЧ профессиональных радиоприемных устройств.

Известен полосовой активный пьезоэлектрический фильтр [1], выполненный на двух операционных усилителях с дифференциальным входом, к неинвертирующим входам каждого из операционных усилителей подключены пьезорезонатор и резистор, при этом вторые выводы пьезорезонаторов соединены с входной потенциальной клеммой фильтра, а вторые выводы резисторов соединены с общей шиной, к каждому из выходов операционных усилителей подключен пьезорезонатор, вторые выводы которых через один резистор соединены с общей шиной и через другой - с выходной клеммой фильтра.

Этот фильтр является наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству и выбран в качестве прототипа. Фильтр-прототип реализует передаточную функцию полосовой цепи четвертого порядка, обеспечивает высокую избирательность и высокий динамический диапазон. Недостатком его является то, что его входное сопротивление является частотно-зависимым и в ряде случаев требует применения дополнительных устройств сопряжения с аппаратными средствами, в которых он применяется.

Задача изобретения - получение фильтра, имеющего постоянное, не зависящее от частоты входное сопротивление.

Поставленная задача решается тем, что в фильтр, содержащий первый и второй дифференциальные операционные усилители с отрицательными обратными связями, к неинвертирующему входу первого операционного усилителя подключен первый пьезорезонатор, второй вывод которого соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, и первый резистор, второй вывод которого соединен с общей шиной, к неинвертирующему входу второго операционного усилителя подключены второй пьезорезонатор, второй вывод которого подключен к входной потенциальной клемме фильтра, и второй резистор, второй вывод которого соединен с общей шиной, к выходу первого операционного усилителя подключен третий пьезорезонатор, второй вывод которого соединен с третьим и четвертым резисторами, к выходу второго операционного усилителя подключен четвертый пьезорезонатор, второй вывод которого соединен с пятым и шестым резисторами, при этом вторые выводы третьего и пятого резисторов соединены с выходной потенциальной клеммой фильтра, а вторые выводы четвертого и шестого резисторов соединены с общей шиной, инвертирующие входы операционных усилителей соединены через седьмой резистор, дополнительно введены восьмой и девятый резисторы, восьмой резистор подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, девятый резистор подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, вторые выводы восьмого и девятого резисторов соединены и подключены к входной потенциальной клемме фильтра.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в устройство дополнительно введены восьмой и девятый резисторы, при этом восьмой резистор подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, девятый резистор подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, вторые выводы восьмого и девятого резисторов подключены к входной потенциальной клемме фильтра.

При сравнении заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими известными в науке и технике техническими решениями, не обнаружены решения, обладающие сходными признаками.

На фиг.1 приведена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из первого операционного усилителя 1 и второго операционного усилителя 2, к неинвертирующему входу первого операционного усилителя подключен первый пьезорезонатор 3 и первый резистор 4, к неинвертирующему входу второго операционного усилителя подключен второй пьезорезонатор 5 и второй резистор 6, вторые выводы пьезорезонаторов 3 и 5 соединены с входной потенциальной клеммой фильтра, вторые выводы резисторов 4 и 6 соединены с общей шиной, к выходу первого операционного усилителя подключен третий пьезорезонатор 7, вторым выводом подключенный к третьему резистору 8 и четвертому резистору 9, выход второго операционного усилителя подключен к четвертому пьезорезонатору 10, второй вывод которого соединен с пятым резистором 11 и шестым резистором 12, вторые выводы резисторов 8 и 11 соединены с выходной потенциальной клеммой фильтра, вторые выводы резисторов 9 и 12 соединены с общей шиной, инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей соединены через седьмой резистор 13, дополнительный восьмой резистор 14 соединяет инвертирующий вход первого операционного усилителя с входной потенциальной клеммой фильтра, дополнительный девятый резистор 15 соединяет инвертирующий вход второго операционного усилителя с входной потенциальной клеммой фильтра.

Для пояснения работы устройства рассмотрим схему, приведенную на фиг.2. С учетом обозначений проводимостей и нумерации узлов, приведенных на фиг.2, запишем матрицу проводимостей этой схемы.

1 2 3 4 5 6 7
1 Y1+Y2+2g -Y1 -Y2 -g -g 0 0
2 -Y1 Y1+g 0 0 0 0 0
3 2 0 Y2+g 0 0 0 0
4 -g 0 0 g0+2g -g0 -g 0
5 -g 0 0 -g0 g0+2g 0 -g
6 0 -1 0 +1 0 0 0
7 0 0 -1 0 +1 0 0

Вычислив определители матрицы Δ, Δ11, Δ17, Δ16 при условии, что g0>>g, получим:

Δ=2g3(Y1+g)(Y2+g);

Δ11=g2(Y1+g)(Y2+g);

Δ17=g2g0(Y2-Y1)+g3;

Δ16=-g2g0(Y2-Y1)+g3.

Используя известные правила нахождения входного сопротивления и передаточных функций по матрице проводимостей четырехполюсника [2], получим:

.

Здесь Zвх - входное сопротивление цепи в первом узле, T17(T16) - передаточная функция цепи в седьмом (шестом) узлах относительно первого узла.

Таким образом, входное сопротивление фильтра схемы не зависит от параметров реактивных составляющих элементов, входящих в ее состав, и равно половине сопротивления резисторов 4, 6, 13, 14, передаточные функции Т16 и T17 равны по модулю и соответствуют передаточной функции симметричной мостовой цепи, в одной ветви которой включена проводимость Y1, в другой - проводимость Y2, нагруженной на сопротивление .

Поскольку напряжение на выходе первого операционного усилителя равно по величине и противоположно по знаку напряжению на выходе второго операционного усилителя, то часть схемы, выполненная на пьезорезонаторах 7, 10 и резисторах 8, 9, 11, 12, реализует также передаточную функцию симметричной мостовой цепи, передаточная функция которой равна

Здесь Y3 и Y4 - проводимости пьезорезонаторов 7 и 10, а проводимость (при условии, что проводимость резисторов 8 и 11 равна g7, проводимости резисторов 9 и 12 равны g8, проводимость нагрузки, подключенной к выходным зажимам, равна gн).

Результирующая передаточная функция фильтра определяется произведением Т17 и T2

,

и, следовательно, соответствует двум каскадно включенным мостовым фильтрам, содержащим по одному пьезорезонатору в каждой из ветвей, как и в фильтре-прототипе. В отличие от прототипа входное сопротивление предлагаемого фильтра будет постоянным и активным.

Источники информации

1. Патент РФ №2168850 «Активный полосовой пьезоэлектрический фильтр» от 13.03.2000 г. Авторы: Яковлев А.Н., Ясинский И.М.

2. Сигорский В.П. Анализ электронных схем. Киев, Гостехиздат УССР, 1964.

Полосовой активный пьезоэлектрический фильтр с постоянным входным сопротивлением, содержащий первый и второй дифференциальные операционные усилители с отрицательной обратной связью, к неинвертирующему входу первого операционного усилителя подключены первый пьезорезонатор, второй вывод которого соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, и первый резистор, второй вывод которого соединен с общей шиной, к неинвертирующему входу второго операционного усилителя подключены второй пьезорезонатор, второй вывод которого соединен с входной потенциальной клеммой фильтра, и второй резистор, второй вывод которого соединен с общей шиной, к выходу первого операционного усилителя подключен третий пьезорезонатор, второй вывод которого подключен к третьему и четвертому резисторам, выход второго операционного усилителя подключен к четвертому пьезорезонатору, второй вывод которого подключен к пятому и шестому резисторам, вторые выводы третьего и пятого резисторов соединены и подключены к выходной потенциальной клемме фильтра, вторые выводы четвертого и шестого резисторов подключены к общей шине, инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей соединены через седьмой резистор, отличающийся тем, что в фильтр введены дополнительно восьмой и девятый резисторы, при этом восьмой резистор подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, девятый резистор подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, вторые выводы восьмого и девятого резисторов соединены и подключены к входной потенциальной клемме фильтра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в преселекторах профессиональных радиоприемников. .

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в устройствах для селекции частоты. .

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве преселектора многотрактового радиоприемного устройства. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических устройствах, в частности, в качестве высокоселективного устройства на М+1 полос пропускания.

Изобретение относится к области пьезотехники и может быть использовано в устройствах частотной селекции, портативных устройствах связи, устройствах связи подвижных объектов, навигационных системах и т.д.

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности - к частотно-избирательным средствам, и может использоваться в устройствах частотной селекции радиосигнала. .

Изобретение относится к области радиоэлектроники, в частности к пьезотехнике, и может быть использовано при разработке и производстве пьезоэлектрических резонаторов.

Изобретение относится к радиоэлектронике. .

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для частотной селекции сигналов. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в каналообразующей аппаратуре для реализации фильтрового оборудования с высокими показателями: избирательности, динамического и частотного диапазонов.

Изобретение относится к области электроники, в частности к активным фильтрам с компенсацией для снижения увеличения значения добротности. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в каналообразующей аппаратуре для реализации фильтрового оборудования с высокими показателями избирательности, динамического и частотного диапазонов.

Изобретение относится к радиоэлектронике. .

Изобретение относится к радиоэлектронике для использования в радиоприемных устройствах при обработке сигналов, а также в измерительной технике. .

Изобретение относится к радиоэлектронике, более конкретно к частотно-избирательным средствам для использования в качестве однозвенного фильтра верхних частот второго порядка с нулем передачи или как составная часть многозвенного фильтра.

Изобретение относится к радиотехнике для реализации фильтрового оборудования с высокими показателями избирательности. .

Изобретение относится к радиотехнике для использования в каналообразующей аппаратуре. .

Изобретение относится к радитехнике и может использоваться в каналообразующей аппаратуре с высокими показателями избирательности, динамического и частотного диапазонов.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к фильтрам для выделения постоянной составляющей периодических напряжений. .

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах СВЧ-фильтрации радиосигналов

Полосовой активный пьезоэлектрический фильтр с постоянным входным сопротивлением

Наверх