185131. lajstromszámú szabadalom • Optimális érzékenységű másodfokú aktív RC szűrő kapcsolási elrendezések
1 185 131 2 elem egyszerű cseréjével — lehetőség van nemcsak aluláteresztő szűrő, felüláteresztő szűrő vagy sávszűrő, hanem — további műveleti erősítők alkalmazása nélkül — aluláteresztő elliptikus és felüláteresztő elliptikus szűrő megvalósítására is. g 2. Az alkalmazott rezonátor-áramkör a szokásos liáromerősítős kapcsolásokhoz képest optimális, mert a lehető legkevesebb passzív elemeket tartalmazza. 3. Az alkalmazott becsatoló áramkör optimális elrendezésű, mert a rezonátor-áramkörtől független, és ily -jq módon az érzékenységet nem befolyásolja. A passzív és az aktív érzékenységek tehát a szűrő típusától és a megvalósítandó paraméterektől függetlenek. 4. A passzív elemekre vonatkoztatott érzékenység-jellemzők elérik az elméleti optimális értéket. ■] g 5. Az aktív elemekre vonatkoztatott érzékenység-jellemzők az ismert kapcsolások jellemzőihez képest lényegesen kedvezőbbek, és elérik az elméleti optimumot; így viszonylag nagy pólusjóság is stabilan megvalósítható. Ez annak következménye, hogy a találmány szerinti 20 elrendezésekben az aktív alkatrészek értékváltozásainak a szűrő paraméterekre gyakorolt hatásai kompenzálják egymást, ha biztosítjuk ezen alkatrészértékek korrelált megváltozását monolit-quad erősítők alkalmazásával. 6. Az előbbiekből következőleg a szűrő felső határ- 25 frekvenciája az ismert szűrőkénél nagyobb. A találmány tárgyát tehát az előbbi jellemzőkkel rendelkező, optimális érzékenységű másodfokú aktív RC- szűrő kapcsolási elrendezések képezik, amelyek funkcionális működését az 1. ábra tipikus elrendezése alapján 30 tekintjük át. Az 1. ábrán szaggatott vonallal van bekeretezve a szűrőkapcsolásnak célszerűen monolit morzsán felépített része, amely a három műveleti erősítőt és a szűrő rögzített passzív elemeit foglalja magában, biztosítván ily módon az aktív alkatrészek értékeinek körre- 35 Iáit megváltozását. A bekeretezett részen kívül tüntettük fel a monolit kapcsolást kiegészítő, célszerűen a morzsán kívül elhelyezett diszkrét ellenállásokat, amelyek a szűrő jellegét határozzák meg. Az 1. ábrán az egyes kapcsoláselemek funkciója a következő. 40 A1,A2,A3 az azonos paraméterekkel renműveleti erősítők delkező és együtt változó három műveleti erősítő, R5,R6 ellenállások R8, RIO, R12 ellenállások Cl, RÍ és C2.R2 RC-tagok az azonos értékű visszacsatoló 45 ellenállások, a műveleti erősítők bemenetéinek DC áramköreit záró ellenállások, 5Q hangoló elemek, amelyek a pólusfrekvencia beállítására szolgálnak, R3 ellenállás R7, R9, Rl 1 ellenállások a pólus-jóságot beállító elem, 55 a becsatoló elemek, amelyek alkalmas megválasztásával a szűrő jellegét lehet meghatározni. A kapcsolási elrendezés bemenete az R7...R12 ellenállásokból álló becsatoló áramkörhöz csatlakozik. Ezek 60 közül az R8, RIO, R12 ellenállások rendre az A1 műveleti erősítő nem invertáló, az A2 műveleti erősítő invertáló és az A3 műveleti erősítő nem invertáló bemeneti pontjai és. a földpont közé vannak bekötve, míg az R7, R9, Rll ellenállások rendre az említett műveleti erősítő 65 bemeneti pontok és a kapcsolási elrendezés bemeneti pontja közé csatlakoznak. Az elrendezés kimenetét az A3 erősítő kimenete szolgáltatja, míg az A2 műveleti erősítő kimenete az A3 műveleti erősítő invertáló bemenetéhez az Rl ellenálláson át, az A3 műveleti erősítő kimeneté az A2 műveleti erősítő nem invertáló bemenetéhez az R2 ellenálláson át, az A2 műveleti erősítő kimenete az A! műveleti erősítő invertáló bemenetéhez az R6 ellenálláson át, és az A1 műveleti erősítő kimenete saját invertáló bemenetéhez az R5 ellenálláson át csatlakozik. Az műveleti erősítő kimenete és az A2 műveleti erősítő nem invertáló bemenete a C2 kondenzátorral, az A3 műveleti erősítő kimenete és annak invertáló bemenete a Cl kondenzátorral van összekötve, és az utóbbi kondenzátorhoz párhuzamosan az R3 ellenállás kapcsolódik. Az 1. táblázatban feltüntettük mind a találmány szerinti szűrő kapcsolás, mind az irodalmi hivatkozások egyikében megadott szűrőkapcsolás aktív elemekre vonatkoztatott két legfontosabb érzékenység-jellemzőjét, feltételezve az aktív elemek korrelált értékváltozásait. A táblázatból látható, hogy a találmány szerinti kapcsolás nfndkét jellemző tekintetében jobb: az aktív elemekre vonatkoztatott pólusjóság-érzékenység zérus, így ha a műveleti erősítők határfrekvenciája együtt változik, a karakterisztika kiemelése, amelyet a pólusjóság determinál, egyáltalában nem változik: az aktív elemekre vonatkoztatott pólusfrekvencia-érzékenység pedig egységnyi. 1. táblázat Az aktív elemekre vonatkoztatott két fő érzékenységjellemző értékei, feltételezve az aktív elemek korrelált értékváltozásait Érzékenységjellemző Találmány [2] publikáció szeszerintí szű- rinti szűrő esetén rő esetén i r M WTj i r wTi 0 1 Az első érzékenység-jellemző a Qp pólus-jóság megváltozása, a második érzékenység-jellemző az cop pólus frekvencia megváltozása a három műveleti erősítő cjti, wT2> °-'T3 határfrekvencia-megváltozásai következtében. A találmány szerinti másodfokú aktív RC szűrő kapcsolási elrendezések felépítését a mellékelt rajzok a következő részletezés szerint mutatják be. A 2. ábra mutatja a találmány szerinti eredeti kapcsolási elrendezést, amely a szűrő jellegét meghatározó becsatoló áramkörrel és a szűrő alaptagot tartalmazó eredeti rezonátor áramkörrel van felépítve. A 3. ábra mutatja a találmány szerinti duális kapcsolási elrendezést, amely a szűrő jellegét meghatározó becsatoló áramkörrel és a szűrő alaptagot tartalmazó eredeti rezonátor áramkör duálisával (továbbiakban: duális rezonátor áramkörrel) van felépítve. Minthogy az összesen ötféle szokásos szűrőtípus a be3
