SU987801A1 - Активный четырехполюсник второго пор дка - Google Patents
Активный четырехполюсник второго пор дка Download PDFInfo
- Publication number
- SU987801A1 SU987801A1 SU813313874A SU3313874A SU987801A1 SU 987801 A1 SU987801 A1 SU 987801A1 SU 813313874 A SU813313874 A SU 813313874A SU 3313874 A SU3313874 A SU 3313874A SU 987801 A1 SU987801 A1 SU 987801A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- operational amplifier
- resistors
- order
- passive
- circuit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Description
() АКТИВНЫЙ ЧЕТЫРЕХПОЛОСНИК ВТОРОГО
Изобретение относитс к радиотех нике и может использоватьс в устройствах , предназначенных дл выделени сигналов на фоне помех по их частотному признаку в приемниках сла1бых сигналов, устройствах св зи, гест физики, вычислительной техники и др.
Известен активный четырехполюсник второго пор дка, содержащий последо- to вательно соединенные первый операционный усилитель и интегратор, выполненный на втором операционном усилителе , неинвертирующий вход которого подклю Тен к инвертирующему входу первого операционного усилител , а также два, подключенных к входу устройства пассивных четырехполюсника, каждый из которых включен между неинвертирующим входом одного операци- 20 онного усилител и выходом другого операционного усилители Cl.
В известном устройстве с двум операционными усилител ми (ОУ) поПОРЯДКА
грешность, определ юща потери компенсации , вычисл етс по формуле
.
(1)
гранична частота опегде рационных усилителей (ОУ);
и (i - собственна частота и
/6 добротность активного четырехполюсника; У - петлевое усилие, определ емое соотношением резисторов, содержащихс в пассивном четырех полюснике, образованном R-цепью.
Отсюда следует, что в известном устройстве имеет место взаимна компенсаци высокочастотных полюсов пе:редаточных функций различных ОУ, т.е.имеет место эффект взаимной компенсации потерь. Поэтому оно на двух ОУ характеризуетс относительно большим запасом устойчивости, меньшей нестабильностью и позвол ют при использовании однотипных ОУ с близкими ПО ве личине площад ми усилени реализоват в 5-10 раз более высокие значени произведени Q(j устройства, в которых данный эффект отсутствует. Положительные свойства известного устройства наиболее заметно про вл ютс , когда два его ОУ имеют близкую площадь усилени и близкую стабильность . Однако на практике площади ус лени ОУ в среднем отличаютс друг от друга в два раза, а в отдельных случа х в -5 раза/С промышленностью не выпускаютс микросхемы с двум идентичными ОУ). Из формулы (1) видно, что дл реализации услови при F, 7 необходимо соответственно увеличить п :тлевое уси ,ленив -у , а при F Г уменьшить Однако от петлевого усилени завис т практически все основные характеристики резонатора - собствен ные частоты нулей и полюсов передаточной функции (f fо ), добротности Q и Q(j нулей и полюсов передаточной функции и т.По Поэтому, если нарушено исходное (расчетное Р значение 1, то необходимо далее выпол нить настройку схемы на заданную рабочую частоту .за счет изменени но миналов частотозадающих резисторов, которые содержатс в соответствующем пассивном четырехполюснике, выполненном на Р-С-цеп х, а также настроить схему на заданную добротность . Затем следует вновь осуществить проверку реализации услови ком пенсации потерь и при необходимости еще раз повторить все операции по настройке,, Таким образом, зависимост частоты и добротности полюсов и нулей передаточной функции известного устройства от петлевого усилени У и зависимость от этого же параметра услови компенсации потерь погрешнос ти в (1) определ ет необходимость и сложность его настройки. Цель изобретени - расширение диа пазона рабочих частот, повышение добротности и устойчивости, а также упрощение настройки Поставленна цель достигаетс тем что в четырехполюсник второго пор дка , содержащем последовательно соединенные первый операционный усилитель и Интегратор, выполненный на втором операционном усилителе, неинвертирующий вход которого подключен к инвертирующему входу первого операционного усилител , а также два подключенных ко входу устройства пассивных четырехполюсника, каждый из которых включен между инвертирующим входом одного операционного усилител и выходом другого операционного усилител , введены два резистора, первый из которых включен между неинвертирующим входом первого и инвертирующим входом второго операционных усилителей , а между входами второго операционного усилител включен второй резистор. На фиг. 1 приведена функциональна электрическа схема предлагаемо го устройства; на фиг. 2 и 3 - примеры конкретной реализации предлагаемого устройства„ Устройство (фиг. 1) содержит первый операционный усилитель (ОУ ) 1, интегратор 2, состо щий из второго ОУ 3, конденсатора k, резистора 5, два пассивных четырехполюсника 6, 7 и два введенных резистора 8 и 9 В устройстве (фиг. 2) пассивный четырехполюсник 6 содержит резисторы 10 и 11, образующие R-цепь нулевого пор дка , пассивный четырехполюсник 7 содержит резисторы 12 и 13JKOндeнca- тор 14, образующие RC-цепь первого пор дка„ В устройстве (фиг„ 3) пассивный четырехполюсник 6 содержит резисторы 10 и 11, образующие R-цепь нулевого пор дка, пассивный четырехполюсник 7 содержит резисторы 12 и 13, конденсатор Н и резистор 15, образующие RC-цепь первого пор дка. Устройство работает следующим образом . В зависимости от частоты входного сигнала в устройстве создаетс различна глубина обратной св зи, определ юща величину знаменател его коэффициента передачи, на собственной частоте полюсов 2:KRC acRct .,, ii . где величина петлевого усилени ; R ,R сопротивлени резисторов 10 -lO 14 и П. Знаменатель коэффициента передачи принимает минимальное свое значение. определ емое величиной добротности CL f равной отношению двух сопротивлений резисторов 10 и 11 (или дву (. емкостей), от одного или двух из которых не зависит частота f . При это в зависимости от того имеют ли пассивные четырехполюсники 6 и 7 через соответствующие свои элементы св зь или с общей шиной, или (и) с входом устройства и в зависимости от того, где осуществл етс съем сигнала, реа лизуютс те или другие передаточные функции второго пор дка (фиг. 2 и 3) В первом приближении, когда усиле ние ОУ считаетс бесконечным(, резисторы 8 и 9 (Rg, RO) не оказывают вли ние на работу устройств и на все характеристики, что вытекает из следующего ОУ как активный прибор с коэффициентом передачи по двум своим дифференциальным входам описываетс уравнением вида ь)Г . VI) «которое устанавливает св зи между напр жением на вх де ОУ и напр)шенилми U- , деист вующими между соответсТвуюи(ими его входами и общей шиной. Отсюда следует , что разность входных напр жений V - V toio/ - Поэтому напр жени , действующие на входах иУ ... . . равны друг другу, т.е. Уц- V-, Устройство содержит два ОУ. Тогда дл первого ОУ 1 напр жени J, а дл второго ОУ 3 напр жени vj i- е. Кроме того, вход - первого ОУ I и вход + второго ОУЗ соединены между собой Поэтому напр жени / и- равны друг другу при произволь ных значени х усилени ОУ, Окончательно имеем ,. л ,„, . VV vi4 vi, .;(з Vi , при const. Итак, четыре входных вывода двух ОУ 1 ИОУ 3 из которых два вывода соединены между собой, образуют в устройстве три эквипотенциальных узла, если J -чto , Подключение ре- . зисторов 8 и 9 к таким узлам не изме н ет действующих на этих узлах напр жений . Поэтому резисторы 8 и 9 не оказывают вли ние на все характеристики устройства, рассчитанные при идеальных ОУ (fj - j, в том числе на добротность Q(li) и частоту . полюсов (нулей) передаточной функции, . Qo. 9} (4) и (Rg, Конечность усилени ОУ главным образом вли ет на добротность предлагаемого устройства, что позвол ет учитывать воздействие резисторов 8 и 9 только на эту его характеристику. Таким образом, известное и предлагаемое устройства характериэ тс одинаковым набором отмеченных ранее положительных свойств при условии, КОГ-да можно не учитывать конечность усилени ОУ. Отметим, что введение резисторов 8 и 9 в эквипотенциальные узлы предлагаемого устройства и эквивалентные преобразовани св зантю с переключени ми выводов ОУ относительно пассивной части схемы вл ютс двум достаточно сильными способами воздействи на одни и те же характеристики активной цепи, причем , важно, что как те-; так и другие не измен ют частотную зависимость п воначально скорректированных ОУ. Расчёты показывают, что дл предлагаемого устройства погрешность rf- имеют вид )L- Alt flKo( )дв) ДЯ г 1, здесь коэффициенты «ч «. f,. ff tj f-iff лъ «% о na%/v °л . состо т из .разности двух чисел ,значени которых определ ютс пассивными элементами схемы и не завис т от-площади усилени активных приборов. Если в предлагаемом устройстве пассивный четырехполюс- , ник 6 вл етс RC-цепью первого пор дка , а пассивный четырехполюсник7 R-цепью, то Or«,-.-%f Т). v-™..:(-lt)) где 5 сопротивление резистора 5 сопрот и вление час тотозадающего резистора, который содержитс в RC-цепи первого пор дка а данном случае в пассивном четырехполюснике 7 ; , - R сопротивлени резисторов 10 и 11 R-цепи устройства (в данном случае пассивного четырехполюсника 6), определ ющие его петлевое усиление 2r Rio/Riv Дл схем, в которых пассивный четырех полюсник 6 вл етс 1.-цепью, а пассивный четырехполюсник 7 вл етс ЯС цепью первого пор дка (фиг. 3, можно проводимости GO / RQ Резистора 9 придать граничное значение, равное нулюСОд 0, что соответствует исключению этого резистора из схемы. Тогда в выражении (5 ) дл погрешности коэффициенты .v«.v,,.VfbM V -ReV4 0/ V R,/ RII (. R5 W. Ria a,m,-yi,)-(l-) Полага в Q 2 и, например h|Rg О,, Р./Й9 2,, реализуем условие 6 О при равенстве нулю коэфф1.,4иентов а и ,a,j. Аналогично, если в (7) прин ть RH г (Т 1), Re . то О при а О и 0. Отсюда и из формулы дл погрешности известной схемы видно, что в предлагаемой схеме условие сГг. О реализуетс и 82. о, в известной схе при а 0 (а. 7 О, , f О и ме - при а. а, о). Таким образом, в известной схеме имеет место взаимна ко(9пенсаци высокочастотных полюсов передато ных функций активных приборов типа ОУ, а в предлагаемой схеме - собстве на компенсаци . Это различие объ сн етс следующим. Обе схемы содержат в петле обратной св зи два канала передачи сигнала. При этом в известной схеме в каждом из этих каналов за счет неидеальностей ОУ создаютс дополнительные (паразитные) фазовые сдвиги противоположного знака В предлагаемой схеме погрешность потерь (Гл (компенсаци дополнительных фазовых сдвигов) реализуетс иначе. Из формул (5) - (7) видно, что если в схеме удалить резисторы 8 и 9, т.е. прин ть 1/gg 1/R О, то погрешность (fg 0. Отсюда видно, что при этом предлагаема схема работает аналогично схемам на интеграторах - схеме типа биквад, схеме переменных состо ний и др. Дл данной схемы погрешность сГ(5 О,так .как в ней имеютс ОУ, охваченные через конденсаторы местной обратной св зью. Резисторы 8 и 9 через элементы соответствующих пассивных четы рехполюсников 6 и 7 шунтируют эти конденсаторы и тем самым компенсируют их воздействие и воздействие площади усилени ОУ на добротность схемы . При этом шунтирование производитс таким образом, что резисторы 8 и 9 не вли ют на основные характеристики схемы, рассчитанные при идеальных ОУ ( - 00 ). .В предлагаемом устройстве с соб«ственной компенсацией неидеальностей ОУ добротность 8 значительной степени меньше зависит от площади усилени ОУ, чем в известном устройстве с взаимной компенсацией. Зависимость же от пассивных элементов услови компенсации (f О практически одинакова в обоих схемах. Однако этой зависимостью можно пренебречь, так как, во-первых, допуск на технологический разброс резисторов контролируетс и в соответствии с ТУ дл различных типов резисторов составл ет величину от 0,1 до 5, а площадь усилени активных приборов типа ОУ в соответствии с ТУ определ етс только по нижней границе (F50,8-10 Гц; и имеет сравнительно большой первоначальный технологический разброс и, во-вторых, температурна стабильность резисторов в 5-10 раз выше стабильности площади усилени и других параметров ОУ. Учитыва все это, можно сделать еледующи е вы воды„ Во-первых, при прочих равных услови х , . на одной и той же рабочей частоте и при одной и той же реализуемой добротности, ожидаемое температурное отклонение погрешности(, от своего первоначального значени ОQ О в предлагаемом устройстве будет в 2-3 раза ниже, чем в известном устройстве. Дл грубого эмпирического расчета можно считать, что данное температурное отклонение при переп паде температур в 60-80С определ етс соответственно по формулам ( rfp),a oQo|F и (cfQVO,SfoQo|PЕсли CcfQ. 0,2, то 1С дл предлагаемого устройства и f Q $0,4v известного устройства . Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет повысить добротность , полосу рабочих частот, стабильность и устойчивость. Во-вторых, так 99 как в устройстве условие компенсации неидеальностей каждого активного при бора типа ОУ определ етс разностью двух чисел, значени которых в основном завис т только от сопротивлений резисторов, в том числе от сопротивлений резисторов 8 и 9, от которых, в свою очередь, не завис т основные характеристики резонатора, то реализаци данного услрви возможна при расчетных ( или близких к расчетным } значени м соответствующих сопротивлений и при произвольном начальном разбросе параметров ОУ известное устройство таким свойством не обладает, что упрощает, а практически исключает , настройку предлагаемого устройства по данному критерию. аким образом, в предлагаемом устроистве можно реализовать более высокие значени произведени рабочей частоты на добротность QQ при определенной температурной стабильноеnlT .n,, ° - ильности при определенном значении пройзведечи рр и , кроме того, в нем значительно упрощена настройка по реализации услови компенсации неидеальностей активных приборов. 01 0. Фбрмула изобретени Активный четырехполюсник второго пор дка, содержащий последовательно соединенные первый операциожшй усилитель и интегратор, выполне 1ный на втором операционном усилителе, неимвертирующий вход которого подключен к инвертирующему входу первого ционного усилител , а также два подключенных к в«оду устройства -пассивных четырехполюсника, каждый из которых включен между неинвертирупщим входом,одного операционного усилител и выходом другого операционного усилител , отличающийс тем, что, с целью расширени диа пазона рабочих частот,повышени добротности и устойчивости, а также упрощени настройки, введены два оем н « . . -- . , .- .f,,,,, зистора, первый из которых включен между неинвертирующим входом первого и инвертирующим входом второго опе{ ационного усилител , а между входами второго операционного усилител включен второй резистор, Источники информации, рин тые во внимание при экспертизе 1о Патент ФРГ V 231761 А, л. Н 03 Н П/ОО, 1975(|рототип;.
Claims (1)
- Формула изобретения ·Активный четырехполюсник второго порядка, содержащий последовательно соединенные первый операционный усилитель и интегратор, выполненный на втором операционном усилителе, неинвертирующий вход которого подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, а также два подключенных к в^оду устройства -пассивных четырехполюсника, каждый из которых включен между неинвертирующим входом одного операционного усилителя и выходом другого операционного усилителя, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот/повышения добротности и устойчивости, а также упрощения настройки, введены два резистора, первый из которых включен между неинвертирующим входом первого и инвертирующим входом второго операционного усилителя, а между входами второго операционного усилителя включен второй резистор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813313874A SU987801A1 (ru) | 1981-07-08 | 1981-07-08 | Активный четырехполюсник второго пор дка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813313874A SU987801A1 (ru) | 1981-07-08 | 1981-07-08 | Активный четырехполюсник второго пор дка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU987801A1 true SU987801A1 (ru) | 1983-01-07 |
Family
ID=20967830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU813313874A SU987801A1 (ru) | 1981-07-08 | 1981-07-08 | Активный четырехполюсник второго пор дка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU987801A1 (ru) |
-
1981
- 1981-07-08 SU SU813313874A patent/SU987801A1/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Larky | Negative-impedance converters | |
US4926135A (en) | Balanced integrator-filter arrangement | |
EP0344852B1 (en) | Asymmetric polyphase filter | |
US7075364B2 (en) | Active-RC filter with compensation to reduce Q enhancement | |
US5471168A (en) | Quality factor tuning system for a tunable filter and current rectifier used therein | |
Reddy | Operational-amplifier circuits with variable phase shift and their application to high-Q active RC-filters and RC-oscillators | |
Mikhael et al. | A practical design for insensitive RC-active filters | |
US3736517A (en) | Active delay-equalizer network | |
NL8020395A (ru) | ||
US4122417A (en) | Variable equalizer | |
US5182522A (en) | Polar leapfrog filter | |
SU987801A1 (ru) | Активный четырехполюсник второго пор дка | |
US4275357A (en) | Active filter | |
El-Gamal et al. | Balanced log-domain filters for VHF applications | |
Hamilton et al. | Some new configurations for active filters | |
US4920325A (en) | Integrated active electronic switched capacitor filter having extremely low sensitivity to variations of the components | |
CA1077146A (en) | Active networks having biquadratic transfer functions | |
US4994693A (en) | Second order active filters | |
US3955150A (en) | Active-R filter | |
Chhabra et al. | Realisation of CBTA based current mode frequency agile filter | |
US5293086A (en) | Polar leapfrog filter | |
US5298813A (en) | Polar leapfrog filter | |
US5644267A (en) | High-pass filter structure with programmable zeros | |
US7639069B2 (en) | Tunable balanced loss compensation in an electronic filter | |
US3999154A (en) | Network with single amplifier for simulating FDNR circuit |