4.7.3. Применение пт в активных фильтрах

В технике связи находят широкое применение частотно-селек­тивные цепи. На частотах ниже 1 МГц перспективными типами час­тотно-селективных цепей являются цепи, не содержащие индуктивностей, как известно, трудно поддающихся микроминиатюризации.

Рис. 4.18. Схема высокодобротного активного фильтра

Перспективным классом низкочастотных селективных цепей являются активные RC цепи. При использовании пассивных RC цепей совместно с усилителями, имеющими высокие входные сопротивления, удается реализовать активные фильтры, имеющие требуемые частотные характеристики, малые габариты и массу.

Особенности применения ПТ в активных фильтрах рассмотрим на примерах узкополосного и полосового RC фильтров.

Принципиальная схема активного фильтра звуковых частот, обладающего высокой добротностью и пригодного для гибридного интегрального исполнения приведена на рисунке 4.18.

Устройство состоит из трех каскадного усилителя и двойного Т-образного моста. В первом каскаде усилителя используется полевой транзис­тор VT₁ типа КП201Л, обеспечивающий высокое входное сопротивление, необходимое для нормальной работы моста. Для стабилизации режима в усилителе используется 100% ООС по постоянному напря­жению.

Частота квазирезонанса определяется по формуле:

. (4.99)

На этой частоте мост имеет максимальное затухание, коэффициент обратной связи принимает минимальное значение и, следо­вательно, коэффициент передачи фильтра максимален. Частотная характеристика фильтра приведена на рисунке 4.19.

Рис. 4.19. Частотная характеристика фильтра

Максимальная добротность, реализуемая активным фильтром, достигает 200. В устройстве предусмотрена возможность электрон­ной регулировки добротности. Для этой цепи используется транзис­тор VТ₄ типа КП201Е в качестве управляемого сопротивления. Если затвор транзистора VТ₄ соединен с общей точкой схемы, последний оказывается запертым напряжением, образованным на резисторе R₅. При этом добротность активного фильтра максимальна. С помощью потенциометра R₈ устанавливается смещение на затворе транзистора VТ₄, обеспечивающее выходное сопротивление, необходимое для получения требуемой добротности.

Конденсатор С₆ обеспечивает плавный спад амплитудно-частотной характеристики усилителя на высоких частотах. Необходимая стабильность параметров активного фильтра достигается соответст­вующим выбором элементов моста и стабилизацией напряжения питания.

Принципиальная схема полосового активного фильтра приведе­на на рисунке 4.20. Он представляет собой последовательное соединение фильтра верхних частот на транзисторах VT₁ и VТ₂ и фильтра нижних частот на транзисторах VТ₃ и VТ₄. Фильтр работает в полосе частот от 2 до 40 кГц. За пределами рабочей полосы частот филь­тра обеспечивает затухание порядка 40 дБ на декаду. В качестве активных элементов фильтра используются ПТ типа КП103Е, обеспе­чивающие высокие входные сопротивления усилителей и биполярные транзисторы типа KT312, обеспечивающие большое усиление мощнос­ти сигналов и низкое выходное сопротивление усилителей. Соответ­ствующим выбором резисторов R₅ и R₁₀ добиваются максимальной равномерности частотной характеристики в полосе пропускания.

Благодаря использованию в активных фильтрах ПТ, пассивные RC цепи могут содержать высокоомные резисторы. При этом реализация требуемых частотных характеристик достигается с помощью конденсаторов малой емкости. Достоинства активных фильтров, использующих усилители с ПТ, особенно сильно проявляются на инфранизких частотах.