Дробный фильтр третьего порядка

Дробный фильтр третьего порядка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Автор изобретения

Г . Н . Слав ский

Ленинградский ордена Ленина политехниче кий Г;: .:.. .::": . ин с ти тут им . M ..И. Калинина (7l) Заявитель (54) ДРОБНЬ:Й ФИЛЬТР ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКА

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в линейных радиотехнических цепях различного назначения, Известен дробный фильтр третьего порядка, состоящий из дробного звена второго порядка и изолированного (развязанного) звена первого порядка, интегрирующей RC — öåïè с буферным усилителем (!) .

Однако известный фильтр реализует только полиноминальную функцию передачи с пологой характеристикой затухания в переходной области и не обеспечивает реализацию нуля передачи на заданной частоте, например частоте сосредоточенной помехи, т.е. дробной функции передачи, а также передаточной функции фазового (ФЗ) и амплитудного (AK) корректора.

Наиболее близким к изобретению является дробный фильтр третьего порядка, содержащий каскадно соединенные Т-образную RC-цепь, интегри- рующую RC-цепь и операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен выход интегрирующей RC — цепи, первый резистивный

5 делитель, включенный между выходом операционного усилителя, являющегося выходом фильтра, и общей шиной, второй резистивный делитель, включенный между входом и выходом фильт10, pa, причем его отвод подключен к продольному емкостному плечу Т вЂ” образной RC-цепи, а поперечное резистивное плечо ее подключено к отводу

15 первого резистивного делителя, третий резистивный делитель, включенный между выходом операционного усилителя и общей шиной, отвод которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, первый резистор, включенный между входом фильтра и точкой соединения Т-образной и интегрирующей RC-цепей, а также второй резистор (2).

905985

3

Однако данный фильтр имеет два активных элемента вместо одного минимально необходимого.

Цель изобретения — упрощение схемы и снижение расхода мощности 5 источников питания путем сокращения числа используемых элементов.

Цель достигается тем, что дробный фильтр третьего порядка, содержащий каскадно соединенные Т-образную 10

RC-цепь, интегрирующую RC-цепь и операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен выход интегрирующей RC-цепи, первый резистивный делитель, включенный !5 между выходом операционного усилителя, являющегося выходом фильтра, и общей шиной„ второй резистивный де— литель, включенный между входом и выходом фильтра, причем его отвод подключен к продольному емкостному плечу Т-образной RC-цепи, а поперечное резистивное плечо ее подключено к отводу первого резистивного делителя, третий резистивный делитель, включенный между выходом операционного усилителя и общей шиной, отвод которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, первый резистор, включенный между входом фильтра и точкой соединения Тобразной и интегрирующей RC-цепей, а также второй резистор введен четвертый резистивный делитель, включенный между входом фильтра и общей шиной, отвод которого подключен к выводу конденсатора интегрирующей

RC-цепи, а второй резистор включен между входом фильтра и инвертирую— щим входом операционного усилителя.

На чертеже приведена электричес0 кая принципиальная схема предложенного устройства.

Устройство работает следующим образом.

Операционный усилитель 6 охвачен через 11С-цепь третьего порядка, образованную Т-образной RC-цепью и интегрирующей 11С-цепью двумя петлями положительной (на частоте полюсов) обратной связи, одна из которых замыкается через первый резистивный делитель и резистор 3, а вторая

|через второй резистивный делитель и емкостно-резисторную ветвь Т вЂ образ-! ной КС-цепи. Первая из них в большей степени "ответственна" за добротность комплексно-сопряженной пары полюсов передаточной функции, вторая — вменьшей. Действительный полюс передаточной функции формируется интегрирующей RC-цепью.

В формировании параметров нуля передаточной функции участвуют резисторы 9, 10, !5, 16, 14 и 12. Первый резистивный делитель из резисторов

9 и 10 задает частоту Х0 нуля по отношению к частоте полюса Х0 (сдвиг

iq/f пропорционален коэффициенту передачи этого резистивного делителя в направлении сверху вниз направо по чертежу). Резистивные делители, состоящие из резисторов 15, 16 и 12, 14 формируют глубину нуля.

При строго одинаковых их коэффициентах передачи достигается точный нуль передаточной функции, если коэффициент передачи резистивного делителя из резисторов 12 и 14 на вход операционного усилителя 6 выше, чем резистивного делителя из резисторов

15 и 16, схема реализует функцию

ФК, если ниже — функцию AK.

В общем случае передаточная функция схемы имеет вид

Дробный фильтр третьего порядка

15 содержит Т-образную RC-цепь, состоящую из конденсаторов 1 и 2 и резистора 3, интегрирующую RC-цепь, состоящую из конденсатора 4 и резистора 5, операционный усилитель 6, первый резистивный делитель, состоящий из резисторов 7 и 8, второй резистивный делитель, состоящий из резисторов 9 и 10, третий резистивный делитель состоящий из резисторов 11 и !2, первый и второй резисторы 13 и 14, четвертый резистивный делитель, состоящий из резисторов

15 и 16.

З 2

Р = 3 у где f — частота нормирования (обычно частота среза фильтра); а. и Ь вЂ” функции. абсолютных ве4 1 личин и отношений элементов схемы.

В варианте дробного звена ФНЧ-3 соотношения элементов 15, 16, 12 и 14 выбираются такими что а 1 =

= а = 0; а = (Е!!/f0), в варианте

905985

ФК а (О и а „g 0; а ) 0 в варианте АК все а ° ф О.

Расчет схемы сводится к нахожде— нию элементов схемы и их соотноше— ний по заданным коэффициентам 3.. и У

Ь и принятым конструктивно величи1 нами (равных) емкостей конденсаторов

1, 2 и 4. Имеется разработанная методика инженерного расчета.

Схема в качестве элементов часt0

45 тотно-независимых резистивных делителей на резисторах 9, 10, 7 и 8 содержит резисторы, сопротивления которых должно быть пренебрежимо малым по сравнению с реактивным со- 15 противлением емкостей конденсаторов 1, 2 и 4.

Предложенное устройство выгодно отличается от известного. В нем устранен добавочный транзисторный уси- 20 литель каскад, снижен расход питания, уменьшены габариты фильтра.

Этот эффект достигается введением в схему лишь двух низкоомных резисторов 15 и 16, что по сравнению с 25 исключенным усилителем дает выиграш в технологическом (уменьшение габаритов), в эксплуатационном (сокращение мощности рассеивания, повышение надежности схемы) отношениях. Досто- 30 инства предложенного устройства заключаются в следующем. Наличие двух независимых цепей обратной связи позволяет легко в широких пределах регулировать параметры полюсов реализуемой функции, а наличие двух независимых цепей управления параметрами нуля даст возможность реализовать любой вариант бикубичной . функции передачи: дробный фильтр 40

НЧ с нулем на заданной частоте ФК или АК. Переход от одного варианта

0 реализуемой бикубичной передаточной функции к другому, например от полиноминальной к дробной функции

НЧ-3, от фильтровой функции к ФК и т.п., в предложенной схеме осуществляется только путем регулировки соотношения элементов низкоомных (резисторных) делителей без изменения величин элементов частотно-избирательной RC-цепи третьего порядка.

Это свойство схемы позволяет при микроэлектронной реализации выполнить одну "базовую" RC-цепь для ряда функционально различных устройств, а вид и параметры каждой заданной функции, например адаптивных устройств, обеспечивать подстройкой только низкоомных (или внешних) элементов.

Формула изобретения

Дробный фильтр третьего порядка, содержащий каскадно соединенные Тобразную RC-цепь, интегрирующую

RC — öåïü и операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен выход интегрирующей RCцепи, первый резистивный делитель, включенный между выходом операционного усилителя, являющегося выходом фильтра, и общей шиной, второй резистивный делитель, включенный между входом и выходом фильтра, причем его отвод подключен к продольному емкостному плечу Т-образной RC-цепи, а поперечное резистивное плечо ее подключено к отводу первого резистивно— го делителя, третий резистивный делитель, включенный между выходом операционного усилителя и общей шиной, отвод которого подключен к инвертирующему входу операционного усили; теля, первый резистор, включенный между входом фильтра и тачкой соединения Т-образной и интегрирующей

RC — цепей, а также второй резистор, отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы и снижения расхода мощности источников питания путем сокращения числа используемых активных элементов, в него введен четвертый резистивный делитель, включенный между входом фильтра и общей шиной, отвод которого подклю-. чен к выводу конденсатора интегрирующей RC-цепи, а второй резистор включен между входом фильтра и инвертирующим входом операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Джефе П.P. Проектирование активных RC -фильтров на низкокачественных элементах. "Электроника", 1976, Р 23, с. 59.

2, Авторское свидетельство СССР по заявке 12666478, кл. Н 03 Н 11/12, 15.09.78 (прототип) .

905985

Составитель,А .Иеньшикова

Техред И.Кастелевич Корректор Н.Стец

Редактор И.Митровка

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 396/73 Тираж 953 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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