активный широкополосный пьезоэлектрический фильтр

Формула изобретения

Активный полосовой пьезоэлектрический фильтр, состоящий из двух одинаковых по структуре секций, каждая из которых содержит первый резистор, первый вывод которого соединен со входом фильтра, первый и второй операционные усилители с резистивными отрицательными обратными связями, инвертирующие входы которых соединены между собой, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через второй резистор подключен к выходу второго операционного усилителя, через первый конденсатор соединен со вторым выводом первого резистора, являющегося выходом секции, и одновременно через параллельно включенные первый пьезоэлектрический резонатор и второй конденсатор соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго операционного усилителя через третий конденсатор соединен с выходом первого операционного усилителя и через третий резистор подключен к общей шине, алгебраический сумматор, имеющий первый и второй входы и выход, являющийся выходом фильтра, при этом выходы первой и второй секций соединены с первым и вторым входами алгебраического сумматора соответственно, отличающийся тем, что каждая из секций содержит дополнительный второй пьезоэлектрический резонатор, соединяющий второй вывод первого резистора с общей шиной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в качестве фильтра основной селекции в профессиональной аппаратуре связи.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа активный полосовой пьезоэлектрический фильтр [1], состоящий из двух одинаковых по структуре секций, каждая из которых содержит первый резистор, первый вывод которого соединен со входом фильтра, первый и второй операционные усилители с резистивными отрицательными обратными связями, инвертирующие входы которых соединены между собой, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через второй резистор подключен к выходу второго операционного усилителя, через первый конденсатор соединен со вторым выводом первого резистора, являющегося выходом секции, и одновременно через параллельно включенные первый пьезоэлектрический резонатор и второй конденсатор соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго операционного усилителя через третий конденсатор соединен с выходом первого операционного усилителя и через третий резистор подключен к общей шине, алгебраический сумматор, имеющий первый и второй входы и выход, являющийся выходом фильтра, при этом выходы первой и второй секций соединены с первым и вторым входами алгебраического сумматора соответственно.

Практическое использование данной схемы показало, что уровень затухания, обеспечиваемый ею, в ряде случаев является недостаточным. Увеличение избирательности за счет введения дополнительного пьезоэлектрического резонатора между неинвертирующим входом первого операционного усилителя и общей шиной в каждой из секций оказывается неприемлемым, поскольку в этом случае эквивалентные параметры пьезоэлектрических резонаторов не всегда оказываются практически реализуемыми.

Задача изобретения - увеличение избирательности фильтра.

Поставленная задача достигается тем, что в активном пьезоэлектрическом фильтре, состоящем из двух идентичных по структуре секций, каждая их которых содержит первый резистор, первый вывод которого соединен со входом фильтра, первый и второй операционные усилители с резистивными отрицательными обратными связями, инвертирующие входы которых соединены между собой, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через второй резистор подключен к выходу второго операционного усилителя, через первый конденсатор соединен со вторым выводом первого резистора, являющегося выходом секции, и одновременно через параллельно включенные первый пьезоэлектрический резонатор и второй конденсатор соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго операционного усилителя через третий конденсатор соединен с выходом первого операционного усилителя и через третий резистор подключен к обшей шине, алгебраический сумматор, имеющий первый и второй входы и выход, являющийся выходом фильтра, при этом выходы первой и второй секций соединены с первым и вторым входами алгебраического сумматора соответственно, в каждую из секций дополнительно введен второй пьезоэлектрический резонатор, соединяющий второй вывод первого резистора с общей шиной.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в каждую из секций введен дополнительный второй пьезоэлектрический резонатор, включенный между вторым выводом первого резистора и общей шиной.

При сравнении заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в науке и технике, не обнаружены решения, обладающие сходными признаками.

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из двух идентичных секций 1 и 2, каждая из которых содержит первый резистор 3, первый вывод которого соединен с входом фильтра, первый и второй операционные усилители 4 и 5 с резистивными отрицательными обратными связями 6 и 7, инвертирующие входы которых соединены между собой, неинвертирующий вход первого операционного усилителя 4 через второй резистор 8 подключен к выходу второго операционного усилителя 5, через первый конденсатор 9 соединен со вторым выводом первого резистора 3 и одновременно через параллельно включенные первый пьезоэлектрический резонатор 10 и второй конденсатор 11 соединен с общей шиной, неинвертирующий вход второго операционного усилителя 5 через третий конденсатор 12 соединен с выходом первого операционного усилителя 4 и через третий резистор 13 подключен к обшей шине, алгебраический сумматор 14, имеющий первый и второй входы 15, 16 и выход 17, являющийся выходом фильтра, при этом выходы первой и второй секций 1 и 2 соединены с первым и вторым входами 15 и 16 алгебраического сумматора 14 соответственно, в каждой из секций содержится дополнительный пьезоэлектрический резонатор 18, включенный между вторым выводом первого резистора 3 и общей шиной.

Устройство работает следующим образом. Операционные усилители 4 и 5 совместно с резисторами 6, 7, 8, 13 и конденсатором 12 образуют обобщенный конвертор импеданса, к которому параллельно подключены пьезоэлектрический резонатор 10 и конденсатор 11. Одновременно пьезоэлектрический резонатор 10 и конденсатор 11 последовательно соединены с конденсатором 9. Параллельное подключение к пьезоэлектрическому резонатору 18 двухполюсника, состоящего из конденсатора 9 и последовательно подключенных к нему пьезоэлектрического резонатора 10, конденсатора 11 и индуктивности, имитируемой конвертором импеданса, образует реактивный двухполюсник с сопротивлением Z. В этом случае передаточная функция секции определяется выражением



где R - сопротивление резистора 3.

Алгебраический сумматор производит вычитание сигналов, поступающих на входы с первой и второй секций. Результирующая передаточная функция будет иметь следующий вид:



Здесь Z₁, Z₂ - реактивные сопротивления первой и второй секций соответственно.

Данная передаточная функция соответствует симметричной мостовой схеме, в ветвях которой включены реактивные сопротивления Z₁, Z₂.

В отличие от прототипа данное устройство имеет более высокий класс по затуханию, что позволяет улучшить избирательность фильтра. При этом за счет трансформации импедансов пьезоэлектрических резонаторов возможно использование резонаторов с одинаковой эквивалентной индуктивностью.

Источники информации

1. Патент 2137291. "Широкополосный активный пьезоэлектрический фильтр". А.Н. Яковлев, И.М. Ясинский.