Активный фильтр

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0073!559

Севе Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 24.04.78 (21) 2608614/18-09 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень ¹ 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (51) М. К .

Н ОЗН 7/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений (53) УДК 621.372.543 (088.8) и атнрытий (72) Автор изобретения

Ю. И. Лыпарь (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (54) АКТИВНЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в автоматических и измерительных устройствах.

Известный активный фильтр содержит фильтрующее звено второго порядка, состоящее из последовательно включенных инвертирующих первого и второго интеграторов и активного сумматора с цепью отрицательной обратной связи, причем выход активного сумматора соединен со входом пер- )О вого инвертирующего интегратора, а неинвертирующий вход активного сумматора через первый резистор подключен к источнику входного сигнала, а через второй резистор — к выходу первого инвертирующего 15 интегратора (1).

Однако известный фильтр характеризуется низким порядком передаточной функции.

Цель изобретения — увеличение порядка 20 передаточной функции.

Для этого в активном фильтре, содержащем фильтрующее звено второго порядка, состоящее из последовательно включенных инвертирующих первого и второго интегра- 25 торов и активного сумматора с цепью отрицательной обратной связи, причем выход активного сумматора соединен со входом первого инвертирующего интегратора, а неинвертируюший вход активного сумматора 30 через первый резистор подключен к источнику входного сигнала, а через второй резистор — к выходу первого инвертирующего интегратора, предложено выход первого инвертирующего интегратора соединить с неинвертирующим входом активного сумматора через конденсатор.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного активного фильтра, на фиг. 2 — график зависимости его добротности от частоты.

Предложенный фильтр содержит фильтрующее звено второго порядка, состоящее из последовательно включенных ннвертпрующих первого и второго интеграторов 1, 2 и активного сумматора 3 с цепью отрицательной обратной связи, первый резистор 4, второй резистор 5, конденсатор 6.

Каждый из интеграторов 1, 2 состоит из резистора 7, конденсатора 8, операционного усилителя 9. Активный сумматор 3 содержит резисторы 10, 11 н операционный усилитель 12.

Резисторы 4, 5 образуют делитель напряжения 13.

Принцип работы предложенного фильтра заключается в следующем.

В фильтрующем звене второго порядка предложенного фильтра затухание колебаний определяется только неидеальностью

731559 ВыхЗ 22 вх

45 операционных усилителей 9, 12 и конденсаторов 8. Поэтому для образования контролируемого и регулируемого затухания, т. е. контролируемой добротности, выход интегратора 1 через делитель напряжения 13 соединен с неинвертирующим входом сумматора 3. В результате образуется контур отрицательной обратной связи, создающий необходимую добротность звена второго порядка. Для создания фильтра третьего 10 порядка с высокой добротностью параллельно резистору 5 включен конденсатор 6.

Передаточная функция фильтра имеет вид:

15 вых! р в2 (1 + б1Р) (Р + Р + 4) где UB2Ix 1 — напряжение, снимаемое с выхода второго интегратора 2;

$bo — коэффициент, определяющий ®О частоту квазирезонанса;

b> — коэффициент, определяющий полосу пропускания фильтра;

b — коэффициент, определяющий частоту, после которой на логарифмической амплитудо-частотной (АЧХ) характеристике затухание увеличивается на

20 дБ/дек;

Л вЂ” определитель фильтра, равный ЗО знаменателю передаточной функции;

Р— оператор Лапласса.

Снимая напряжение с выходов интегра- 35 тора 1 и сумматора 3, получают характеристики полосового фильтра, у которого наклон АЧХ 40 дБ/дек появляется соответственно после или до частоты квазирезонанса, т. е. получают фильтр с передаточными 40 функциями вида вых2 вх

Структурная устойчивость системы высокого порядка достигается в том случае, когда при любых значениях ее элементов не возникает возбуждение. Устойчивость предложенного фильтра согласно критерию

Гурвица определяется выполнением неравенства Ьф1 — babo) О, где b; — коэффициенты при операторе Лапласса р; определителя Л фильтра. Это неравенство для предложенного фильтра справедливо при любых соотношениях между элементами устройства, т. е. обеспечивается структурная устойчивость.

Зависимость добротности фильтра от частоты, обусловленная наличием конденсатора 6, начинает проявляться за полосой пропускания фильтра и имеет вид, изображенный на фиг. 2.

Изобретение позволяет уменьшить количество активных элементов фильтра, уменьшить уровень шума, расширить динамический диапазон входных сигналов и уменьшить нелинейность искажений.

Формула изобретения

Активный фильтр, содержащий фильтрующее звено второго порядка, состоящее из последовательно включенных инвертирующих первого и второго интеграторов и активного сумматора с цепью отрицательной обратной связи, причем выход активного сумматора соединен с входом первого инвертирующего интегратора, а неинвертирующий вход активного сумматора через первый резистор подключен к источнику входного сигнала, а через второй резистор — к выходу первого инвертирующего интегратора, отличающийся тем, что, с целью увеличения порядка передаточной функции, выход первого инвертирующего интегратора соединен с неинвертирующим входом активного сумматора через конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3696252, кл. НКИ

307 — 233, опублик. 1972 (прототип).

731559 Выг.2

1!Вы«В

Йых.!

О!с(7+ т) (Риг. 2

Составитель И, Шамонина

Техред В. Серякова

Редактор Н. Коляда

Корректор В. Петрова

Заказ 1025/14 Изд. № 282 Тираж 995 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2