Полосовой активный rc-фильтр

 

О Il И С А H И Е (866704

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистическнх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 1в 438095 (5l)M. Кл. (22) Заявлено 28. 01. 80 (2! ) 2898127/18-09 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Н 03 Н 11/04

Государственными комитет

СССР во аелаи изо4ретеиий и открытий (53) УДК 621, 372. 543 (088, 8) Опубликовано 23.09.81. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 23. 10.81

1

Ю.И.Лыпарь

I °

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. N. И. Калинина (72) Автор изобретения (71) Заявитель.(54) ПОЛОСОВОЙ АКТИВНЬЙ RC-ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в автоматике, измерительной технике.

По основному авт.св. - 438095 известен полосовой активный RC-фильтр, содержащий интегрирующую цепь и операционный усилитель, охваченный цепью отрицательной обратной связи и содержащий два резистора и включенный между ними второй операционный усилитель с цепью местной емкостной обратной связи, неинвертирующие входы операционных усилителей объединены и подключены к выходу упомянутой интегрирующей цепи, выполненной в виде Г-образного RC-звена, а инверти15 рующий вход первого нз упомянутых опе- рационных усилителей соединен с резистивиым делителем напряжения, включенным на выходе фильтра (lg.

Однако известный полосовой RC20 фильтр нельзя применить, если требуется вычесть сигналы, следующие с частотой, равной частоте квазирезонанса,и с частотой, отличающейся от резонансной, без изменения формы последнего и уменьшения его уровня.

Цель изобретения — расширение функциональньм возможностей путем обеспечения вычитания двух сигналов, один из которых фильтруется, а другой передается без изменения.

Поставленная цель достигается тем, что в полосовом активном RC-фильтре, содержащем интегрирующую цепь и операционный усилитель, охваченный цепью отрицательной обратной связи и содержащий два резистора и включенный между ними второй операционный усилитель с цепью местной емкостной обратной связи, неинвертирующие входы операционных усилителей объединены и подключены к выходу упомянутой интегрирующей цепи, выполненной в виде

Г-образного RC-звена, а инвертирующий .вход первого из упомянутых операционных усилителей соединен с резистивным делителем напряжения, включен66704 4 ент передачи фильтра U>>>/О » постоянный и равный Р11/R6 = RS/R5 = 1.

Таким образом, фильтр работает независимо от способа включения Г-образ5 Ной КС-цепи.

Используя принцип наложения, получаем формальную связь выходного напряжения с входными ным на выходе фильтра, между инвертиа рующими входами обоих операционных ..усилителей включены два последовательно соединенных резистора, точка соединения которых является вторым входом устройства;

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предлагаемого устройства.

RC-фильтр содержит интегрирующую цепь 1, операционный усилитель (ОУ).

2, цепь 3 отрицательной обратной связи, резистивный делитель 4 напряжения, два резистора 5 и 6 ° Цепь 3 отрицатепьной обратной связи состоит из двух резисторов 7 и 8, второго операционного усилителя (ОУ) 9 и конденсатора 10, р.езистивный делитель 4 напряжения состоит из резисторов

11 и 12, интегрирующая цепь 1 содержит резистор 13 и конденсатор 14.

Полосовой активный RC-фильтр работает следующим образом.

Входной сигнал 0Е подается на первый вход 15 фильтра. На низких частотах, где сопротивление конден- . саторов велико, цепь 3 обратной связи сильно шунтирует входное сопротивление ОУ 2, поэтому входнои сигнал полностью затухает и не поступает на выход фильтра. По мере роста частоты сигнала сопротивление цепи 3 обратной связи возрастает и сигнал на выходе фильтра увеличивается до тех пор, пока не сказывается шунтирующее действие интегрирующей цепи 1..

На высоких частотах входной сигнап ослабляется интегрирующей цепью 1. и монотонно уменьшается с ростом частоты сигнала. Резистивный делитель

4 обеспечивает необходимое усилие ОУ .

2. Таким образом, устройство реализует функцию полосового фильтра.

При подаче сигнала на второй вход

16 на низких частотах сигнал Ug»„ в основном проходит через резистор

5, цепь 3, OY 2, так как.сопротивле, ние конденсаторов велико. На высоких частотах этот путь прохождения почти полностью отключается из-за шунтирую . щего действия конденсаторов, и сигнал проходит по цепи резистор 6, инвер-, тирующий вход ОУ 2, выход фильтра.

Если сбалансировать мост образованный резисторами 5,6,8 и 11 так, что вы" нолняется R 6 х R Зi К 5 х Й 11 где R5,R6, R8 и Rll - сопротивления резисторов 5,6, 8 и 11, то на низких, средних и высоких частотах коэффицигде gg 9ь 9у 9я 9«gqy и 9„- проводимости резисторов 5 6, 7, 8, 11 12 и 13;

Cqp и. С 4. — емкости конденсаторов

10 и 14, Сигнал 0 » .(Р) передает на выход

25 без изменения формы, если множитель, при U s < (Р) второго слагаемого (1) не зависит от частоты. Это возможно, когда его числитель и знаменатель равны. Отсюда вытекает равенство д%щ1 8%6+ 6%и %а%2+ 9%ь +6+<", (1»

%ь %1.которое выполняется, например, при

g ь — 9 11 и 96 — 98 С учетом последнего уравнение (1) примет вид

fI Cg$ + (< 6 (ЦЩ» lg«) (С,14

О „,»(Р»=О,„„.(Р» „, .„„ „, "ех У) ®»

Из этого выражения видно, что ни добротность, ни частота резонанса предлагаемого фильтра не изменяются по сравнению с известным (введенные эле4> менты R6 и R5 не входят в знаменатель этого выражения

Наличие разности в коэффициенте при р, определяющем частоту квазирео. зонанса, не увеличивает чувствительSO ность устройства к изменению параметров, так как малый разбаланс 9 9Ь суммируется с очень большим числом

9В 919, Фильтр исследован при следующих

55 значениях элементов: g5 = R7 = RS =

R12 = 20 кОм; R6 = R11 = 180 кОм:

R13 =05и I,ОМОМ; С 14 =10нФи

Cl0 = 3,3 нФ. В качестве ОУ использу о Usx„(P» P q„g(1+(%++% a.»leg«) lc +

"еых=

М4 а %8Чь «И+Мо ч+К »

I \ ..

Ц %(4% 1- е ;ь "46 и» 10Ъс«»

1 %4Ъ

"ь,("

7®е, 4 -%%„»»(с„ Ж1»

866704 6 генератора фонокардиографов, а. также упрощается построение фильтров высокого порядка. ф

Формула изобретения

Феода

Составитель А.Меньшикова

Редактор Н.Данкулич Техред Голинка Корректор А..Ференц

Заказ 8098/78 Тираж 991 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ются усилители с большим входным со-! противлением 1 УО 248Б. Фильтр, обладает частотой квазирезонанса

4,1 кГц, а добротность его соответственно равна 41 и 250, и практически они совпадают с расчетными, если „ учесть допуски -на элементы. На первый вход в эксперимент подается синусоидальный сигнал, а на второй — прямоу-. гольный Настройка фильтра осуществля 1о ется при 0ьх„ = 0 и контроле формы

08„,„.Когда R6 = R11 и R5 = R8, на выходе прямоугольный импульс с несколько большими фронтом и спадом чем у входного. !5

Введение двух резисторов R5 и R6 придает известному фильтру новое качество: он может вычитать два сигнала, один из которых не фильтруется.

Изобретение позволяет упростить построение других устройств в аппаратуре. В частности отпадает необходи мость в перестройке калибровочного

Полосовой активный RC-фильтр по авт.св, 9 438095, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения вычитания двух сигналов," один из которых фильтруется, а другой передается без изменения, между инвертирующими входами обоих операционных усилителей включены два последовательно соединенных резистора, точка соединения которых является вторым входом устройства.

Источники информации, принятые во виимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

Ф 438095,.кл. Н 03 Н 7/10, 1978 (прототип).