Дискретный заградительный фильтр

 

ДИСКРЕТНЫЙ ЗАГРАДИТЕЛЬНЫЙ ФИЛЬТР, содержащий соединенные первое режекторное звено, состоящее из двух конденсаторов, первые выво-, ды которых объединены, и ключевого элемента, первый буферный усилитель , второе режекторное звено, вьшолненное аналогично первому, второй буферньй усилитель и весовой сумматор, первый вход которого является входом дискрет-ного заградительного фильтра, второй вход соединен с выходом первого буферного усшштеля, а третий вход - с выходом второгр буферного усилителя, а также генератор управляющих импульсов , выход которого соединен с входами управления ключевых элементов ЛЙ.-%-..ли.:---,-.;.. первого и второго режекторных звеньев , отличающийся тем, что, с целью повьшения точности фильтрации путем повышения помехозащищенности фильтра, в него введены первый и второй масштабные усилители, входы которых подключены к выходам первого и второгобуферных усилителей соответственно, а в каждое режекторное звено введен дополнительный ключевой элемент , при этом объединенные первые выводы конденсаторов являются входом режекторного звена, вторые выводы конденсаторов подключены к пеi реключающим контактам ключевого элемента и дополнительного ключевого (Л элемента соответственно, замыкающий и размыкающий контакты первого ключевого элемента объединены и являются первым выходом режекторного звена, а размыканн ий контакт дополнительного ключевого элемента является вторым выходом режекторного звена, причем вторые выходы перво4ik го и второго режекторных звеньев СП 4: подключены к выходам первого и второго масштабных усилителей соответстЭ венно.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„;,SUÄÄ 1145461 А

1(д1) Н 03 Н 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ юаваающ„ й"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3678688/24-09 (22) 21.12.83 (46) 15.03.85. Бюл. У 10 (72) А.В. Вялков (53) 621.372.54(088.8) (56) 1. Патент США У 3603898, кл.< 333-70 А, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 995283, кл. Н. 03 Н 19/00, 1980 (прототип). (54) (57) ДИСКРЕТНЫЙ ЗАГРАДИТЕЛЬНЫЙ

ФИЛЬТР, содержащий соединенные первое режекторное звено, состоящее из двух конденсаторов, первые выво-, ды которых объединены, и ключевого элемента, первый буферный усилитель, второе режекторное звено, выполненное аналогично первому, второй буферный усилитель и весовой сумматор, первый вход которого является входом дискретного заградительного фильтра, второй вход соединен с выходом первого буферного усилителя, а третий вход — с выходом второго буферного усилителя, а также генератор управлякицих импуль. сов, выход которого соединен с входами управления ключевых элементов первого и второго режекторных звеньев, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фильтрации путем повышения помехозащищенности фильтра, в него введены первый и второй масштабные усилители, входы которых подключены к выходам первого и второго. буферных усилителей соответственно, а в каждое режекторное звено введен дополнительный ключевой элемент, при этом объединенные первые выводы конденсаторов являются входом режекторного звена, вторые выводы конденсаторов подключены к переключающим контактам ключевого элемента и дополнительного ключевого элемента соответственно, замыкающий и размыкающий контакты первого ключевого элемента объединены и являются первым выходом режекторного звена, а размыкающий контакт допол-а нительного ключевого элемента является вторым выходом режекторного звена, причем вторые выходы первого и второго режекторных звеньев подключены к выходам первого и второго масштабных усилителей соответственно.

114546

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах обработки амплитудноимпульсно-модулированных сигналов.

Известен дискретный заградитель5 ный фильтр, содержащий Г-образное режекторное звено, буферный усилитель, ячейку аналоговой памяти и выходной фильтр нижних частот, причем в продольном плече Г"образного режекторного звена включен блок из четырех коммутируемых конденсаторов, а в поперечном плече — резистор 31) .

Наиболее близок к предлагаемому дискретный заградительный фильтр, содержащий последовательно соединен ные первое режекторное звено, состоящее иэ двух конденсаторов, первые выводы которых объединены, и ключевого элемента, первый буферный усилитель, второе режекторное звено, выполненное аналогично первому, второй буферный усилитель и весовой сумматор первый вход которого является входом дискретного заградительного фильтра, второй вход соединен с выходом первого буферного усилителя, а третий вход †. с выходом вто" рого буферного усилителя, а также генератор управляющих импульсов, выход которого соединен с входами управления ключевых элементов первого и второго режекторных звеньев, причем. объединенные первые выводы их конденсаторов подключены к входам З5

nepsoro и второго буферных усилителей соответственно, а переключающий контакт ключевого элемента каждого режекторного звена.является входом режекторного звена (2J .

Недостатком известных дискретных заградительных фильтров является низкая помехозащищенность на частотах, кратных частоте управления блоком коммутируемых конденсаторов, вследствие высокой пропускающей способности режекторных звеньев на этих частотах.

Цель изобретения — повышение точности фильтрации путем повышения помехозащищенности.

Для достижения поставленной цели в дискретный заградительный фильтр, содержащий последовательно соединенные первое режекторное звено, Чостоя-5 щее из двух конденсаторов, первые выводы которых объединены, и ключевого элемента, первый буферный усилитель, второе режекторное звено, выполненное аналогично первому, второй буферный усилитель и весовой сумматор, первый вход которого является входом дискретного заградительного фильтра, второй вход соеди-, нен с выходом первого буферного усилителя, а третий вход — с выходом второго буферного усилителя, а также генератор управляющих импульсов, выход которого соединен с входами управления ключевых элементов первого и второго режекторных звеньев, введены первый и второй масштабные усилители, входы которых подключены к выходам первого и второго буферных усилителей соответственно, а в каждое режекторное звено введен дополнительный ключевой элемент, при этом объединенные первые выводы конденсаторов являются входом режекторного звена, вторые выводы конденсаторов подключены к переключающим контактам ключевого элемента и дополнительного ключевого элемента соответственно, замыкающий и размыкающий контакты первого ключевого элемента объединены и являются первым выходом режекторного звена, а размыкающий контакт дополнительного ключевого элемента является вторым выходом режекторного звена, причем вторые выходы первого и второго режекторных звеньев подключены к выходам первого и второго масштабных усилителей соответственно.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого дискретного заградительного фильтра; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 — амплитудно-частотная характеристика (Ачх).

Дискретный заградительный фильтр, содержит первое I и второе 2 режекторные звенья, первый 3 и второй 4 буферные усилители, масштабные усилители 5 и 6, весовой сумматор

7, генератор 8 управляющих импульсов, каждое из режекторных звеньев

1 и 2 содержит два конденсатора 9 и 10, ключевой элемент 11 и дополнительный ключевой элемент 12.

Дискретный заградительный фильтр работает следующим образом.

В первый полупериод работы генератора 8 управляющих импульсов один иэ конденсаторов, например 10, 3 114 находится в режиме выборки, другой; например 9, — в режиме запоминания.

При этом конденсатор 10, находящийся в режиме выборки, заряжается до напряжения, величина которого определяется не только текущим значением входного напряжения, но и значением входного напряжения в предшествующие такты работы генератора

8 управляющих импульсов, что обусловлено тем, что на второй вывод указанного конденсатора 10 через замкнутый в текущий полупериод ключевой элемент 12 подано выходное напряжение буферного усилителя 3, умноженное на постоянный коэффициент, задаваемый масштабным усилитеI лем 5. Конденсатор 9, через другой замкнутый ключевой элемент 11, оказывается последовательно соединенным с входом буферного усилителя 3.

Выходное напряжение буферного усилителя 3 при этом отличается от входного напряжения. на величину заряда конденсатора 9. Во второй полупериод работы генератора 8 управляющих импульсов конденсатор 10 переключается в режим запоминания, а конденсатор 9 — в режим выборки.

Поскольку в режиме запоминания конденсатор 9 подключен к высокоомному входу буферного усилителя 3, а в режиме выборки — к ниэкоомному выходу масштабного усилителя 5, то амплитудные искажения амплитудноимпульсно-модулированного сигнала на выходе дискретного заградительного фильтра будут минимальными, а при правильном. выборе его элементов искажения будут полностью отсутствовать.

Реакция на прямоугольный скачок напрякения показана на фиг. 2

На фиг. 2$ . и е показано изменение напряжения на конденсаторах 9 и

10, на фиг. 2 ъ- вид реакции на скачок (фиг. 2 e(), приложенный к входу режекторного звена. Кривые построены для случая, когда коэффициент передачи. масштабного уси-, лителя 5 равен 0,5.

Частотные характеристики дискретного заградительного фильтра определяются коэффициентами передачи

К масштабных усилителей 5 и 6. Передаточная функция Н (Z) режекторного звена 1 (2), имеет вид:

5461

-1

Н 2) Т- 2

I-К2

j и)т где

Т вЂ” период работы генератора 8, .ы — круговая, частота.

Применяя метод билинейного Z-преобразования, можно Н (Z) привести к передаточной функции Н (Р), записанной через комплексную переменную р= iv) 2 P

Н (р) 21-К

Т 1+К

1+K

Р +

Из запйсанного видно, что режекторное звено эквивалентно дифференцирующей цепи с коэффициентом передачи по постоянному току К .,и частоо той среза ы

Ко

1+К

1 — К

2/Т arctg — — ——

1 + К

Поскольку режекторное звено является дискретным фильтром и рабо30 тает только с выборками иэ входного сигнала, то ее передаточная функция Н (.р) носит периодический характер и имеет нуль передачи не только на частоте;М= О, но и на частотах, кратных частоте коммутации ы = 2КМ/Т. На этих же частотах будет иметь нули передачи и весь дискретный заградительный фильтр.

Это существенно повышает его поме4О хозащищенность.,Примерный вид амплитудно-частотной характеристики одного из режекторных звеньев изображен на фиг. 3.

Таким образом, выбирая коэффициент передачи масштабных усилителей

5, 6 и коэффициенты весового суммирования весового сумматора 7 можно задавать положение частот наибольшего затухания и форму АЧХ.,дискретного заградительного фильтра, при этом нет амплиФудных искажений входного сигнала, и имеет место только преобразование составляющих спектра согласно заданным характеристикам дискретного заградительного,. фильтра.

1145461

I 145461

У(а)) Заказ 1187/42 Тираж 872

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 й

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород. ул. Проектная, 4

Составитель А. Меньшикова

Редактор Л. Пчелинская Техред Л.Коц обняк Корректор Е. Рошко