174004. lajstromszámú szabadalom • Másodfokú aktív RC sávszűrő alaptag
3 174004 4 — vezérelt generátoros többszörös visszacsatolási! aktív szűrő — negatív imittancia konverteres aktív szűrő. A végtelen erősítésű, egyszeres visszacsatolási! : aktív szűrő átviteli karakterisztikáját a visszacsatoló és a soros bemenetű négypólusok transzfer-admittanciáinak hányadosa határozza meg. Az áramkör lényegében egy visszacsatolt invertáló erősítő, amelynek átvitele csak a passzív elemektől függ, ha a hurokerősítés kellő nagyságú. A kapcsolásnak az a hátránya, hogy a passzív elem száma nagy és nagy az alaperősítés, valamint a jósági tényezőhöz szükséges elemértékszórás. A végtelen erősítésű, többszörös visszacsatolásű aktív szűrő kis alaperősítésű és jósági tényezőjű, továbbá kis frekvenciák esetén az elemértékek szórása kedvezőbb mint a végtelen erősítésű, egyszeres visszacsatolásű sávszűrőnél. Ezenkívül az elemek tolerancia viszonyai is kedvezőbbek. A vezérelt generátoros többszörös visszacsatolásű aktív szűrőknél az alaptagok invertáló és nem invertáló erősítőkkel is elkészíthetők. Itt kisebb erősítés szükséges és így kedvezőbb tolerancia-érzékenységet kapunk. Ez a tulajdonság nagyobb jósági ‘tényezők elérését, valamint szigorúbb pontosság igények kielégítését teszi lehetővé. A negatív imittancia konverteres aktív szűrő toleranciaérzékenysége kedvező. Hátránya, hogy kis impedanciás meghajtást igényel, ugyanakkor kimeneti impedanciája nagy, aminek következtében az egyes alaptagok nem kapcsolhatók kaszkádba. A fentiekből következik, hogy nagy jósági tényezőjű sávszűrő alaptagok kialakítása egy erősítő felhasználásával gyakorlatilag csak a negatív imittancia konverterekkel lehetséges. További előnyt jelent, hogy ennél a típusnál az alaptag viszonylag kevés alkatelemmel építhető fel. További lényeges előnye, hogy az elrendezésbe beépített trimmelő elemmel a jósági tényező igen könnyen állítható és a jósági tényezőtől független a rezonancia frekvencia értéke. A teljes szűrő átviteli karakterisztikáját vizsgálva gyorsan megállapítható, hogy az egyes alaptagok rezonancia frekvenciái megfelelő értéken vannak-e. Ez a következő módon lehetséges: — Minden alaptag jóságszabályozó potencióméterét minimálisra állítjuk. — Az első tag jóságát megnöveljük oly mértékben, hogy az átviteli karakterisztika, karakterisztika rajzolón jól látható legyen. — Az előző pont szerint beállított amplitúdó maximum helyét frekvencia mérő segítségével ellenőrizve az első alaptag rezonancia frekvenciája, illetve pontossága mérhető. — Amennyiben az megfelel az előbbiek szerint kiszámított toleranciának, ugyanezen módszerrel ellenőrizhető a szűrő többi tagja is. — Ezután az egyes tagok jósági tényezőjét lassan növelve az eredő sávszűrő jelleggörbe kialakítható, ugyanis a mérési folyamat alatt állandóan látható az egész jelleggörbe, tehát könnyen és gyorsan helyesbíthetők a hibák.- Tekintettel arra, hogy általában csak az áteresztősáv ingadozása, illetve a zárótartomány minimális csillapítása van megadva, a bemérés során az alaptagok jósági tényezője addig növelhető, amíg az átviteli sáv eredő ingadozása a számított ingadozást el nem éri és ebben az esetben a zárótartományra vonatkozó követelmény általában automatikusan teljesül. Az említett mérési eljárásból is kiderül, hogy a negatív imittancia konverter kaszkádba kapcsolt sávszűrő kialakítása szempontjából is igen kedvező. Lényeges hátránya azonban a sok esetben komoly nehézséget jelentő rendkívül nagy kimenő impedancia. Ennek kiküszöbölése érdekében minden sávszűrő alaptag után elválasztó erősítőt kell tenni, amelyek gyakorlatilag egységnyi erősítésű üzemmódban dolgoznak. A műveleti erősítők ilyen alkalmazása azonban számos hátrányos jelenséggel jár együtt mint pl. geijedékenység, vagy a bemenő impedancia csökkenése. A találmánynak az a célja, hogy az ismertetett különböző típusoknál jelentkező előnyös tulajdonságokat egyesítve egyetlen fokozaton belül, kis kimenő impedanciával tegye lehetővé az alaptagok közvetlen kaszkádba való kapcsolását. A találmánynak az a lényege, hogy a negatív imittancia konverteres alaptag elméletétől eltérően, illetve az erősítő kimenete egyúttal az RC sávszűrő alaptag kimenete, továbbá a soros impedancia ellenállása legalább 2,5-szerese, előnyösen legalább 10-szerese a negatív visszacsatoló ellenállásnak. A találmány tehát azon a felismerésen alapul, hogy ha az elrendezés eddigiekben ismert kimenete helyett az erősítő kimenetét választjuk kimenetnek, az RC sávszűrő alaptag alkatelemeinek egy olyan megválasztása lehetséges, amely esetén lehetővé válik a negatív imittancia konverter frekvencia menetének tetszőleges előírt pontosságú megközelítése is ily módon egy azzal ekvivalens kaszkádba kapcsolható olyan RC sávszűrő alaptag felépítése, ahol már az elválasztó erősítők alkalmazása feleslegessé válik. A találmány egy további kiviteli alakjánál a párhuzamos és soros impedanciák ellenállásai illetve kondenzátorok kapacitásai egymással előnyösen egyenlők és a negatív visszacsatoló ellenállás közelítőleg kétszerese a pozitív visszacsatoló ellenállásnak. Egy másik kiviteli változatnál a pozitív visszacsatoló ellenállással egy kondenzátor van párhuzamosan kapcsolva. A kivitel egy további formája, hogy a negatív és pozitív visszacsatoló ellenállások nem közvetlenül csatlakoznak a kimenetre, hanem egy további, célszerűen változtatható ellenállással. Az elrendezés ilyen bővítése az áramkör stabilitását tovább növeli. A találmányt részletesebben az ábrán látható kiviteli példa segítségével ismertetjük. A kapcsolás B bemenete R, soros ellenállásból és Cs soros kondenzátorból álló Z, soros impedancián át egy E erősítő invertáló bemenetére van kötve. Az E erősítő nem invertáló bemenetére egy Rp párhuzamos ellenállásból és Cp párhuzamos 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
