Активный фильтр

 

ОЙИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 1511,77, (21) 2542681/18-09

Союз Советских

Социалистических

Республик (u)819899

Р1> „з

Н 02 М 1/14 с присоединением заявки НУ вЂ”

1 (23) Приоритет

Государственный комитет. СССР ао ямам изобротеяай и открытяй

Опубликовано 070481. Bюллeтeиь Н9 13 (5З) Уд 651. 372..5(088.8) Дата опубликования описания 17. 04. 81 (72) Авторы изобретения

A.À.Êàðäàøîâ, Г.С.Корнйевич„ A.A.Íèêåðÿñîâ и A.Ã.Ïoíîìàðåíêo (71) Заявители

Львовский ордена Ленина политехнический ин и Новолипецкий металлургический зав (54) АКТИВНЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для фильтрации малых пульсаций двухполярного постоянного напряжения, например пульсаций техогенератора.

Оно может быть использовано в системах автоматического управления электроцриводами.

Известен активный фйльтр, содержащий делитель напряжения, конденсатор и активный элемент — транзис тор (1 . Для него характерны низкое быстродействие и способность рабо тать только при однополярном фильтруемом напряжении.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является активный фильтр, содержащий транзистор и конденсатор, к одной обкладке которого подключен делитель напряжения, одно плечо которого составляет первый резистор, а другой — второй резистор, соединенный с катодом первого диода, чей анод подключен к другой обкладке конденсатора (2).

Существенными недостатками указанного активного фильтра являются способность фильтровать только однополярное напряжение, а также значи- . тельная инерционность, определяемая постоянной времени с; - RC где Семкость основного конденсатора, а Исопротивление резистора делителя.

Целью изобретения является повышение быстродействия активного фильтра прн сглаживании пульсаций двухполярного напряжения.

Поставленная цель достигается за счет того, что активный фильтр, содержащий транзистор и конденсатор, к одной обкладке которого подключен делитель напряжения, одного плечо которого составляет первый резистор, . а другое - второй резистор, соединен15 ный с катодом первого диода, чей анод подключен к другой обкладке конденсатора, дополнительно содержит подключенный к той же обкладке конденсатора второй делитель напряжения, 20,одно плечо которого составляет третий резистор, подсоединенный к первому резистору, а второе плечо — четвертый резистор, соединенный с анодом второго. диода, катод которого

25 подключен"к аноду первого диодаи конденсатору, и второй транзистор, противоположного по отношению к первому транзистору типа проводимости, причем коллекторы транзисторов объЕ30 динены и.подключены к точке соедине819899 ние первого н третьего резисторов, эмиттеры объединены и подключены ко второй обкладке конденсатора, а базы соефйнены со средними точками делителей напряжения, точка соединения

Ъ эмиттеров транзисторов является выходом фильтра.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого активного фильтра; на фиг. 2 и

3 - временные диаграмчы, поясняющие его работу.

Активный фильтр содержит два, включенных параллельно, делителя напряжения, одно плечо первого делителя составляет резистор 1, другоереэистор 2, соединенный с катодом полупроводникового диода 3, анод которого соединен с одной обкладкой конденсатора 4, Одно плечо второго делителя напряжения составляет резистор 5, другое - резистор 6, соединенный с анодом второго полупровоцникового диода 7, катод которого соединен с анодом диода 3, параллельно делителям напряжения включена цепочка, состоящая иэ транзистора 8 р-п-р проводимости н транзистора 9 и-р-п проводимости. Коллекторы этих транзисторов соединены между собой, а эмиттеры подключены к другой обкладке конденсатора,4 и к выходной клемме 10, база транзистора 8 подключена к средней точке первого делителя, а база транзистора 9 — к средней точке второго делителя, клеммы 11 и 12 являются входными клеммами активного фильтра. фильтр работает следующим образом.

Иа входные клеммы 11 и 12 подается фильтруемое напряжение 06„, например напряжение тахогенератора. Пусть 40 на клемме 11 действует прн этом положительный потенциал фильтруемого напряжения + U . В средней точке второго делителя прн этом будет дей- ствовать напряжение + Uy . Парамет- 45 ры делителя прн оптимальной настройке выбираются так, чтобы падение напряжения на резисторе 5 было разно двойной амплитуде пульса ;ий входнога напряжения (см. Фиг. 2). В этом случае максимальные значения напряжения + Ц равны минимальным значениям входного напряжения + U6 Эта закономерность сохраняется для любо го значения входного НапРяжения Оь 55 при условии, что амплитуда пульсаций пропорциональна среднему значению напряжения.+ U „ . Конденсатор 4 за ряжается коллекторным током транзистора 9 до максимального напряжения, действующего на базе этого транэис- d0 тора, т. е. до амплитудного значения

+ U . При этом транзистор 8 закрыт

Это напряжение на конденсаторе 4 сохраняется неизменным, если пренебречь его разрядом током нагрузки, подключаемой к выходной клемме 10 (для нормальной работы фильтра нагрузка должна быть высокоомной), до тех пор, пока не произойдет изменение входного напряжения + Uj (участок а в фнг. 2). Если входное напряжение + Ugz возрастает, то конденсатор 4 подзаряжается коллекторным током транзистора 9, и его напряжение + U6t, соответственно увеличивается (участок в с фиг. 2). ЕСли же входное напряжение + Цз„ становит« ся меньше напряжения на конденсаторе 4 + U g,, то последний разряжается коллекторным током транзистора

8 до величины + U>> (участок д е фиг. 2).

Поскольку сопротивление коллекторэмиттерного перехода открытых .транзисторов 9 и 8 соответственно при увеличении и снижении входного напряжения +gax весьма мало, то про цесс заряда и разряда конденсатора

4 протекает весьма быстро. Полупроводниковый диод 3 предназначен для предотвращения разряда конденсатора

4 при положительном фильтруемом. напряжении на резистор 2 через эмиттер-базовый переход транзистора 6.

Если на клемме 11 действует отрицательный потенциал фильтруемого на.— пряжения -Ugg, то на средней точке первого делителя будет действовать напряжение -1(. Параметры первого делителя напряжения выбираются из тех же соображений, что н параметры: второго делителя. При этом конденсатор 4 заряжается коллекторным током транзистора 8 до максимального напряжения, действующего на базе этого транзистора, т. е. до амплитудного значения - Qq . Транзистор

9 в это время закрыт. При увеличении уровня входного напряжения - 0щ конденсатор 4 подзаряжается коллекторным током транзистора 8, а при уменьшении уровня этого найряжения конденсатор 4 разряжается коллекторным током транзистора 9 до величины

- Uyg ° Полупроводниковый диод 7 предназначен для предотвращения разряда конденсатора 4 при отрицательном фильтруемом напряжении на резистор

6 через эмиттер базовый переход транзистора 9.

Иа фиг. 3 приведена временная диаграмма, поясняющая работу двухполярного активного Фильтра при несинусоидальных пульсациях фильтруемого напряжения. При этом дан случай не— оптимальной настройки фильтра, когда падение напряжения на резисторе 5 второго делителя напряжения занижено.

Поэтому на временной диаграмме имеет место сравнительно низкий коэФфициент фильтрации

ФЗ

@ алых.

819899 фОрмула изобретения.При оптимальной настройке фильтра падение напряжения на резисторе 5 должно быть увеличено и тогда пульсации выходного напряжения сведутся практически к нулю.

Преимуществами предлагаемого активного фильтра по сравнению с известными является способность сглаживать пульсации двухполярного входного напряжения, а также его высокое быстродействие.

Инерционность прототипа обуслоэлена сравнительно большой постоянной времени фильтра t = RC..

Постоянная времени Ъ предлагае.мого фильтра, определяется величиной где Ц - сопротивление резисторов 1 или 5;

С вЂ” емкость конденсатора 4; - коэффициент усиления по току транзисторов 8 или 9 °

Как следует из выражения (1), постоянная времени 1" предлагаемого двухполярного активного фильтра значительно ниже постоянной времени t прототипа.

Способность сглаживать пульсации двухполярного входного напряжения обусловлена наличием .второго делителя напряжения и транзистора проти- . воположной проводимости.

Высокое быстродействие и способ,ность сглаживать пульсации двухполярного входного напряжения активного фильтра позволяет повыеить качество систем автоматического управления, в которых он будет использован. Активный фильтр, содержащий транзистор и конденсатор, к одной обкладке которого по@ключей делитель напряжения, ogHD плечо которого соста

5 вляет перв и р зистор, à дру второй резистор, соедйненный с катодом первого диода, чей анод подключен к другой обкладке конденсатора, отличающийся тем, что, 10 с целью повыаеиия быстродействия. при сглаживании пульсаций двухполярного напряжения, он дОполнительно содержит подключенный к той же обкладке конденсатора второй делитель

15 напряжения, одно плечо которого составляет третий резистор, подсоединенный к первому резистору, .а вто» рое плечо - четвертый резистор, соединенный с анодом второго диода, катод которого подключен к аноду перво.го диода и конденсатору, и второй транзистор, противоположного по отношению к йервому транзистору типа проводимости, причем коллекторы транзисторов объединены и подключены к "точке соединения первого и третьего резисторов, эмиттеры объединены и подключены ко второй обкладке конденсатора, а базы соединекы соответственно со средними точками делителей напряжения, точка соединения эмиттеров транзисторов является выходом фильтра.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

35 9 356754, кл. Н 03 Н 7/10, 1972. . 2 ° Аэторское свидетельство СССР

9 353336, кл. H 03 Й 7/10, 1972 (прототип).

619699 ; а . е

Фиг. 8

Состааитель И.Popeisosa

Редактор И.Рохфельд Техред E-Гаврилевво. Корректор Н.Ствц

Заказ ПО7П . Тирам 73Г . Подписное "

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретЕний и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП зПатентз г. Уагород, ул. Проектная,