ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ АКТИВНЫЙ ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано на низких и инфранизких частотах.
Известен высокодобротный активный фильтр, содержащий три последовательно соединенные в кольцо операционных усилителя (ОУ), выход каждого соединен с инвертирующим входом последующего через резисторы, и между выходом и инвертирующим входом первого ОУ в цепи обратной связи параллельно включены конденсатор и резистор, у второго ОУ - резистор, у третьего ОУ - конденсатор, входной сигнал подается через резистор на инвертирующий вход первого операционного усилителя [1].
Недостатком упомянутого устройства является трудность одновременного изменения величины сопротивлений резисторов для перестройки частоты и добротности. Кроме того, возникают определенные трудности при миниатюризации фильтров в связи с наличием в них высокоомного резистора, величина сопротивления которого пропорциональна добротности.
Целью полезной модели является электронная перестройка частоты и добротности высокодобротного активного полосового фильтра в широких пределах.
Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве, содержащем три последовательно соединенные в кольцо операционных усилителя, между входом устройства и инвертирующим входом первого операционного усилителя, между выходами и инвертирующими входами последующих ОУ, и в цепях обратной связи первого и второго ОУ включены полевые транзисторы (ПТ) с управляющим p-n переходом, работающие в режиме управляемого сопротивления.
В данном случае изменение частотной характеристики осуществляется электронным путем, что делает фильтр очень удобным в применении.
УПР1
УПР2
На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема активного полосового фильтра с электронной перестройкой частоты и добротности. Описываемый фильтр содержит операционные усилители 4, 8, 11, полевые транзисторы с p-n переходом 1, 3, 5, 6, 7, 8, конденсаторы 2, 10. Полевые транзисторы 5, 6, 7, 9, задающие квазирезонансную частоту, идентичны. Добротность и квазирезонансную частоту активного полосового фильтра можно устанавливать независимо, изменяя управляющие напряжения U и U на полевых транзисторах.
Квазирезонансная частота определяется величиной сопротивления полевых транзисторов 5, 6, 7, 9 и величиной емкости конденсаторов 2, 10.
1. Управляющее напряжение 2, поступающее на затворы полевых транзисторов 5, 6, 7, 9, изменяет сопротивление этих транзисторов. Изменение напряжения на затворе линейно изменяет квазирезонансную частоту, значение которой определяется следующим образом:
0
ЗИ
где S - крутизна полевого транзистора при U=0;
ЗИО
УПР2
U - напряжение отсечки; U - управляющее напряжение.
УПР1
2. Добротность фильтра определяется соотношением сопротивлений полевых транзисторов 3 и 5. Изменяя напряжение U, меняем сопротивление полевого транзистора 3, тем самым изменяем добротность фильтра.
ПТ3
ПТ5
где R и R - сопротивления каналов полевых транзисторов 3 и 5.
Подставив в формулу выражение для определения сопротивления канала полевых транзисторов, получим окончательно выражение для добротности
.
УПР1
Поскольку при изменении добротности фильтра изменяется и коэффициент передачи, в схеме предусмотрена компенсация за счет изменения сопротивления полевого транзистора 1 управляющим напряжением U.
ЗИО
Предлагаемая схема активного полосового фильтра позволяет перестраивать частоту квазирезонанса в 10 раз при изменении управляющего напряжения от 0 до 0,9·U транзисторов 5, 6, 7, 9. Меняя управляющее напряжение на затворах транзисторов 1 и 3 можно изменять добротность в таких же пределах.
УПР1
УПР2
О
Если менять одновременно U и U, то изменяется резонансная частота f, при этом не изменяется коэффициент передачи К и добротность Q.
В данной схеме можно использовать широкий диапазон значений компонентов. Схему легко рассчитать по заданным параметрам фильтра.
Источники информации:
1. Хьюлсман Л.П., Ален Ф.Е. Введение в теорию и расчет активных фильтров: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1984, с.273.
2. Кононенко В.И., Подольский Л.З. Синтез высокодобротных активных фильтров с резистивными корректирующими цепями - Радиотехника, 1983, №8, с.91.