активный rc - фильтр с многократной обратной связью
Классы МПК: | H03H7/12 полосовые или режекторные фильтры с регулируемой шириной полосы пропускания и фиксированной средней частотой H03H7/46 схемы для соединения нескольких источников (генераторов) или нагрузок, работающих на различных частотах и в разных диапазонах частот, с общей нагрузкой или источником (генератором) |
Автор(ы): | Агеев Д.В., Зельманов С.С. |
Патентообладатель(и): | Нижегородский авиастроительный завод "Сокол" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-02-27 публикация патента:
20.09.1996 |
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах связи для передачи и приема сигналов, системах борьбы с помехами и медицинской технике. Сущность - повышение добротности фильтра при сохранении неизменной величины его устойчивости к самовозбуждению. Содержит частотно-избирательную цепь 0, 1 ... 1" усилителей, 2...2", делителей напряжения, (-1)...(-1)" - сумматоров. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Активный RC-фильтр с многократной обратной связью, содержащий n каскадно соединенных суммирующих усилителей, где n![активный rc - фильтр с многократной обратной связью, патент № 2066920](/images/patents/406/2066058/8805.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах связи для передачи и приема сигналов, в системах борьбы с помехами и медицинской технике. Известно устройство активный фильтр, состоящий из активного четырехполюсника (операционный усилитель), выход которого, являющийся выходом фильтра, подсоединен к входу пассивной частотно-зависимой цепи, выход которой подключен к одному из входов сумматора, другой вход которого является входом фильтра, а выход сумматора подключен к входу активного четырехполюсника [1]Недостатком этого аналога является резкое снижение устойчивости фильтра к самовозбуждению при увеличении его добротности за счет увеличения величины фактора обратной связи. Известен также полосовой активный RC-фильтр, имеющий последовательно включенные интегрирующую и дифференцирующую RC-цепи, а также дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к выходу дифференцирующей RC-цепи, а выход которого через резистор соединен с входом дифференцирующей RC-цепи, резистивная ветвь дифференцирующей RC-цепи соединена через регулируемый резистор с общей шиной и через резистивный усилитель напряжения с выходом дифференциального усилителя, при этом к отводу резисторного делителя напряжения подключен инвертирующий вход дифференциального усилителя [2]
Недостатком данного активного фильтра с пассивной цепью обратной связи является сравнительно низкая величина реализуемой добротности фильтра. Более высокой добротностью обладает активный фильтр с активной цепью обратной связи, содержащий два операционных усилителя, неинвертирующий вход первого из которых соединен с общей шиной, а выход через конденсатор местной отрицательной обратной связи соединен с его инвертирующим входом и через пассивную интегрирующую RC-цепь с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого через резисторы местной и общей отрицательной обратной связи соединен соответственно с инвертирующими входами операционных усилителей, при этом инвертирующий вход первого операционного усилителя и каждый вход второго операционного усилителя подключены через резисторы к входу фильтра, а инвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с выводом дополнительного резистора, а второй вывод дополнительного резистора подключен к выходу первого операционного усилителя [3]
Данный активный RC-фильтр может иметь произвольно высокую добротность. Недостатком данного схемного решения является то, что с ростом добротности снижается степень устойчивости системы, что делает невозможной практическую реализацию высокодобротного стабильного фильтра. За прототип принимается активный фильтр, содержащий n ветвей, в каждую из которых входят каскадно соединенные суммирующий усилитель и фильтр, выход каждого из которых является автономным выходом фильтра, причем каждый из этих выходов соединен с суммирующими входами остальных (n-1) суммирующих усилителей, все другие входы которых соединены между собой в один вход, являющийся входом активного фильтра [4]
Недостатком упомянутого прототипа являются весьма жесткое и трудновыполнимое требование к идентичности частотных и фазовых характеристик компенсирующих и компенсируемых фильтров и сохранение этих характеристик при влиянии дестабилизирующих факторов. Кроме того, инвертирование фазы на 180o в каналах компенсации имеет место лишь на частотах, находящихся в середине полосы пропускания фильтра, и отличается от 180o на границе полос. Эти недостатки приводят к снижению избирательности фильтра. Это приводит к невозможности реализовать высокую добротность фильтра. Целью изобретения является повышение добротности фильтра при сохранении неизменной величины его устойчивости к самовозбуждению. Это достигается тем, что (см. фиг. 1) в активном RC-фильтре, содержащем n каскадно соединенных суммирующих усилителей [1, 2, (n-1), n] и частотно-зависимую цепь 0, выход которой соединен с входом первого суммирующего усилителя 1, а вход n-го суммирующего усилителя является входом активного RC-фильтра, при этом выход каждого последующего суммирующего усилителя соединен с другим входом предыдущего, суммирующие усилители соединены каскадно, и каждый последующий соединен с другим входом предыдущего через введенные делители напряжения 1", 2", (n-1)", выход первого суммирующего усилителя соединен с входом частотно-избирательной цепи 0 через дополнительно введенный делитель напряжения 1", а выходом активного RC-фильтра является выход n-го суммирующего усилителя. Отличительными от прототипа признаками предлагаемого устройства являются:
1. Иной характер связей между суммирующими усилителями, заключающийся в том, что выход каждого предыдущего суммирующего усилителя соединен через соответствующий введенный делитель напряжения c входом только последующего суммирующего усилителя. В прототипе же выход каждого канала суммирующего усилителя соединен с суммирующими входами всех остальных суммирующих усилителей;
2. В соединения между суммирующими усилителями введены делители напряжения, отсутствующие в прототипе. Упомянутые отличительные признаки позволяют значительно повысить добротность фильтра за счет многократного использования положительной обратной связи, обеспечиваемой иным характером связей между суммирующими усилителями, и в то же время сохранить неизменной устойчивость фильтра к самовозбуждению за счет введения делителей напряжения, обеспечивающих необходимую для этого величину фактора обратной связи. На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства "Активный RC-фильтр с многократной обратной связью"; на фиг. 2 экспериментальная схема фильтра. Устройство "Активный RC-фильтр с многократной обратной связью" выполняется схемно следующим образом (см. фиг. 2). Устройство содержит операционный усилитель 1, охваченный цепью 0 положительной обратной связи, в состав которой входит частотно-избирательное звено с масштабным усилителем 2, двумя RC-цепями 3, 4 и 5, 6, постоянные времени которых подбираются так, чтобы
![активный rc - фильтр с многократной обратной связью, патент № 2066920](/images/patents/406/2066043/964.gif)
![активный rc - фильтр с многократной обратной связью, патент № 2066920](/images/patents/406/2066043/964.gif)
![активный rc - фильтр с многократной обратной связью, патент № 2066920](/images/patents/406/2066043/964.gif)
![активный rc - фильтр с многократной обратной связью, патент № 2066920](/images/patents/406/2066043/964.gif)
![активный rc - фильтр с многократной обратной связью, патент № 2066920](/images/patents/406/2066043/964.gif)
![активный rc - фильтр с многократной обратной связью, патент № 2066920](/images/patents/406/2066051/960.gif)
![активный rc - фильтр с многократной обратной связью, патент № 2066920](/images/patents/406/2066043/964.gif)
1. Васкаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М. Высшая школа, 1963, с. 422, рис. 14.1. 2. Авторское свидетельство СССР N 536590, кл. Н 03 Н 7/10, опубл. 1990. 3. Авторское свидетельство СССР N 562913, кл. H 03 H 7/02, опубл. 1990. 4. Патент Англии N 1226031, кл. Н 03 Н 7/46 1971 (прототип).
Класс H03H7/12 полосовые или режекторные фильтры с регулируемой шириной полосы пропускания и фиксированной средней частотой
Класс H03H7/46 схемы для соединения нескольких источников (генераторов) или нагрузок, работающих на различных частотах и в разных диапазонах частот, с общей нагрузкой или источником (генератором)
многоканальный блок фильтрации - патент 2525120 (10.08.2014) | ![]() |
синфазный делитель мощности с неравным делением - патент 2474041 (27.01.2013) | ![]() |
многоступенчатое частотно-разделительное устройство - патент 2460208 (27.08.2012) | ![]() |
многоканальный блок фильтрации - патент 2396704 (10.08.2010) | ![]() |
двухчастотный сумматор мощности - патент 2237350 (27.09.2004) | |
делитель мощности - патент 2074508 (27.02.1997) |