Широкосмуговий активний фільтр з цифровим регулюванням добротності

Широкосмуговий активний фільтр з цифровим регулюванням добротності, що складається з вхідного резистора, підключеного до інверсного входу операційного підсилювача, операційного підсилювача та частотнозалежного ланцюга зво ротного зв'язку, який з'єднує ви хід операційного підсилювача з його інверсним входом і як частотнозалежний ланцюг використано паралельно підключені один до одного паралельний та ланцюговий резонансні контури, настроєні на одну і ту ж резонансну частоту, при цьому, в ланцюговому контурі послідовно з індуктивністю та ємністю включено резистор, індуктивність ланцюгового контуру дорівнює індуктивності паралельного контуру, ємність ланцюгового контуру дорівнює ємності паралельного контуру, який відрізняється тим, що як резистор в ланцюговому контурі використовують цифровий регульований резистор, що забезпечує цифрове регулювання добротності широкосмугового активного фільтра. В основу цього ви находу положена задача створення широкополосного активного полосового фільтру, електрична схема якого мала б такі еле В.Ш. (13) 40880 (11) UA менти та зв'язки між ними, які забезпечили б можливість регулювання добротності цього фільтра. Це забезпечується тим, що в схемі широкополосного активного полосового фільтру замість резистора, який визначає гли бину зв'язку між паралельним та ланцюговим резонансними контурами і який має сталий опір, включено резистор зі змінним опором, а величина опору регулюється цифровим методом. Тобто, на відзнаку від прототипу, в якості резистора зі змінним опором використо вується цифровий регульований резистор (ЦРР). Опір такого резистора стоїть в прямій залежності від цифрового двоїчного коду, що використовується для регулювання. Зміна величини опору резистора призводить до зміни глибини зв'язку між паралельним та ланцюговим резонансними контурами, а також, як наслідок, до зміни вигляду частотної ха рактеристи ки полосового фільтру, тобто до зміни добротності фільтру. На фіг. 1 показано широкополосний активний полосовий фільтр з цифровим регулюванням добротності. Він складається з операційного підсилювача (1), частотнозалежного ланцюга зворотного зв'язку, що вк лючений між виходом операційного підсилювача та його інверсним входом, вхідного резистора Rвx (3). Частотнозалежний ланцюг зворотного зв'язку (2) складається з паралельного резонансного контуру (4) та ланцюгового резонанс (19) Винахід відноситься до галузі радіотехніки та автоматики, зокрема, до автоматичних систем уп равління. Відомо, що існує широкополосний активний полосовий фільтр (Заявка, Україна №99021037), що є підсилюючим пристроєм на операційному підсилювачі з інверсним входом і частотнозалежним ланцюгом зворотного зв'язку. Частотнозалежний ланцюг являє собою паралельне підключення один до одного паралельного та ланцюгового резонансного контурів, налаштованих на одну і ту ж резонансну частоту, при цьому в ланцюговому контурі послідовно з індуктивністю та єм ністю включено резистор, що є елементом, який визначає глибину зв'язку між контурами. Індуктивність ланцюгового контуру дорівнює індуктивності паралельного контуру. Ємність ланцюгового контуру дорівнює ємності паралельного контуру. Проте, такий широкополосний активний полосовий фільтр має недоліки, змістом яких є неможливість регулювання добротності, оскільки опір резистора, який визначає глибину зв'язку між паралельним та ланцюговим резонансними контурами, є сталою величиною і тому можливе тільки одне значення добротності. А ____________________ 40880 ного контуру (5). Індуктивність паралельного контуру (6) дорівнює індук тивності ланцюгового контуру (7). Ємність паралельного контуру (8) до рівнює ємності ланцюгового контуру (9). В ланцюговому резонансному контурі послідовно з індуктивністю та ємністю вк лючено цифровий регульований резистор ЦРР (10), при допомозі якого регулюється глибина зв'язку між контурами (4) та (5), за рахунок цього видозмінюється частотна характеристика фільтра а значить і добротність фільтра. Пристрій працює так. Зв'язані резонансні контури, як відомо, забезпечують широку смугу проходження, тобто, можливість побудування смугових фільтрів. В даному випадку один резонансний контур це паралельний резонансний контур (4), а другий - ланцюговий резонансний контур (5). В да ному ви падку реалізовано безпосередній зв'язок. Вигляд частотної характеристики зв'язаних резонансних контурів залежить від глибини зв'язку між ними. Елементом, що регулює глибину зв'язку між контурами, є цифровий регульований резистор ЦРР (10). При сильному зв'язку частотна характеристика має двогорбий характер. При оптимальному зв'язку частотна характеристика набуває вигляду ха рактеристи ки полосового фільтру. А при слабкому зв'язку частотна характеристика фільтру практично відтворює частотну ха рактеристику паралельного резонансного контуру. Причому, чим слабкіший зв'язок, тим ближче частотна характеристика фільтра до частотної характе ристики паралельного резонансного контуру. В пристрої, що заявляється, при незначній величині опору цифрового регульованого резистора проявляється сильний зв'язок між контурами і частотна характеристи ка фільтра має двогорбий ха рактер. При оптимальній величині опору цифрового регульованого резистора частотна характеристи ка фільтра є ха рактеристикою полосового фільтра. При значній величині опору ЦРР проявляється слабкий зв'язок між контурами і частотна ха рактеристика фільтра практично відтворює частотну ха рактеристику паралельного резонансного контуру. Причому, чим слабкіший зв'язок, тим ближче частотна характеристи ка фільтра до частотної характеристи ки паралельного резонансного контуру, добротність якого досить значна. Цебто, при слабкому та опти мальному зв'язках між контурами добротність фільтру мала. А по мірі збільшення величини опору ЦРР величина зв'язку між контурами зменшується, а добротність фільтру збільшується. З метою перевірки вище викладених міркувань залежність добротності фільтра від величини опору ЦРР була досліджена на ПЕОМ з допомогою прикладної програми Electronics Workbench. Результа ти досліджень приведені на фіг.2, фіг.3, фіг.4, фіг.5. Фіг.2 - сильний зв'язок між контурами. Частотна характеристика має двогорбий характер. Фіг. 3 - оптимальний зв'язок між контурами. Частотна характеристика є частотною характеристикою полосового фільтра. Фіг. 4, фіг. 5 - слабкий зв'язок між контурами. При порівнянні фіг.4 та фіг. 5 видно, що чим більше значення опору ЦРР, тим більшою стає добротність характеристики фільтра. Цифрові дані такі: резонансна частота контурів дорівнює 160 кГц - опір ЦРР для фіг. 2 до рівнює 1.1 кОм - добротність характеристики для фіг.2 дорівнює 0.73 - опір ЦРР для фіг. З до рівнює 1.45 кОм - добротність характеристики для фіг. 3 дорівнює 0.79 - опір ЦРР для фіг.4 дорівнює 1.8 кОм - добротність характеристики для фіг.4 дорівнює 1.14 - опір ЦРР для фіг. 5 до рівнює 3.8 кОм - добротність характеристики для фіг.5 дорівнює 3.48. Таким чином, завдячуючи можливості цифрового регулювання добротності фільтра, пристрій, що заявляється, доцільно використовувати при побудові цифрових автоматичних систем регулювання. Фіг. 1 2 40880 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 3 40880 Фіг. 5 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4