Синхронный фильтр

 

СИНХРОННЫЙ ФИЛЬТР, содержащий ключи, управляющие входы которых подключены к источнику опорного сигнала, накопительные конденсаторы, а также основной активный ftC-фильтр, имеющий по крайней мере два конденсатора , выход которого подключен к суммирующему входу алгебраического сумматора, а вход является входом синхронного фильтра, о т л и чающийся тем, что, с целью . повышения добротности, параллельно каждому конденсатору основного активного fiC-фильтра, выполненного полосовым , подключен через соответствующий ключ накопительный конденсатор, между входом синхронного фильтра и вычитающим входом алгебраического сумматора включен дополнительный активный полосовой 1 С-фильтр, идентичный основному, параллельно каждому конденсатору которого подключен дополнительный ключ, причем управляющие входы дополнительных ключей подключены к источнику опорно (Л го сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (< >

4(st) Н 03 Н 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3420849/24-09 (22) 08.04.82 (46) 30.05.85. Бюл. У 20 (72) М.Н.Шорохов (71) Вычислительный центр СО АН.СССР (53) 621.372.54 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 678644, кл. Н.ОЗ Н 7/01, 1976.

Авторское свидетельство СССР

9 995283, кл. Н 03 Н 19/00, 1980. (54)(57) СИНХРОННЬ1И ФИЛЬТР, содержащий ключи, управляющие входы которых подключены к источнику опорного сигнала, накопительные конденсаторы, а также основной активный RC-фильтр, имеющий по крайней мере два конденсатора, выход которого подключен к суммирующему входу алгебраическоro сумматора, а вход является входом синхронного фильтра, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с цельюповышения добротности, параллельно каждому конденсатору основного активного С-фильтра, выполненного полосовым,подключен через соответствующий ключ накопительный конденсатор, между входом синхронного фильтра и вычитающим входом алгебраического сумматора включен дополнительный активный полосовой ЧС-фильтр, идентичный основному, параллельно каждому конденсатору которого подключен дополнительный ключ, причем управляющие входы дополнительных ключей подключены к источнику опорного сигнала. гая определяется свободными колебаниями системы с начальным состоянием, задаваемым выравненными потенциалами накопительных конденсаторов 4 и конденсаторов 3 основного активного полосового RC-ôèëbòðà 1, в моменты замыкания ключей 5. Полезный сигнал лежит во второй составляющей, поскольку она определяется зарядами на накопительных конденсаторах 4, накоп-, ление которых происходит при присутсигналом.

Чтобы выделить полезный сигнал, напряжением и нулевым начальным состоянием фильтра в моменты замыкания ключей 5. Эта составляющая формируется отдельно замыканием всех конденсаторов 3 дополнительного активного полосового КС -фильтра 2 дополнительными ключами 6 одновременно с ключаРр-Фильтра 2 возникает сигнал, равный первой составляющей выходного сигнала основного активного полосового

RC -фильтра . 1 .. на входы алгебраического сумматора и является выходным сигналом всего синхронного фильтра. Одинаковое выполнение активных полосовых С-фильтров 1 и 2 позволяет скомпенсировать шумы коммутации, возникаюдятся на эти активные полосовые С-фильтры 1 и 2, Следовательно, при вычитании выходных сигналов актив,ных полосовых ДС -фильтров 1 и 2 они полностью компенсируются в алгебраическом сумматоре 7, Поскольку основной активный полосовой RC -фильтр i представляет линей ную систему, его выходной сигнал состоит из двух составляющих: одна 55 определяется входйым напряжением и нулевым начальным состоянием фильтра в моменты замыкания ключей 5, а друПри этом для достиження идентичности активных полосовых RC-фильтров и более точного вычитания сигналов

1 1159156 2

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах обработки информации для селекции электрических сигналов.

Целью изобретения является повышение добротности, что позволяет осуществить фильтрацию с большим временем накопления.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема синхрон- 10 ного фильтра.

Синхронный фильтр содержит основ- ствии на входе фильтра полезного ной и дополнительный активные по- сигнала, совпадающего по частоте лосовые Й -фильтры t и 2, конденса- (или достаточно близкого),с опорным торы 3, накопительные конденсаторы

4, ключи 5, дополнительные ключи 6, алгебраический сумматор 7, источник необходимо скомпенсировать первую

8 опорного сигнала, а также разряд- составляющую, определяемую входным ные ключи 9.

Синхронный фильтр работает следую- 20 щим образом.

Под воздействием опорного сигнала ключи 5 кратковременно по срав" нению с периодом собственных колебаний подключают конденсаторы 3 основно- д го активного полосового gC-фильтра 1 ми 5. При объединении входов активк накопительным конденсаторам 4 на ных полоеовых RC-фильтров 1 и 2, а время, необходимое для полного вырав- также выполнении активных полосовых нивания потенциалов на них. В резуль- RC-фильтров одинаковыми. на выходе тате заряды конденсаторов 3 распреде-> дополнительного активного полосового ляются -между накопительными конденсаторами 4 в определенной пропорции с коэффициентом пропорциональности, постоянным для всех подключаемых пар конденсаторов. При подаче выходных сигналов акПри повторении этого процесса с тивных полосовых ЯС-фильтров 1 и 2

35 частотой опорного сигнала, лежащей в полосе пропускания осйовного актив- 7 íà его выходе образуется сигнал, ного полосового RC-фильтра 1, проис- равный второй составляющей, который ходит накопление зарядов на накопи40 тельных конденсаторах 4 для сигналов, достаточно близких по частоте опорному сигналу. Выходной сигнал основного активного полосового RC-фильтра 1 определяется входным напряжением и

45 щие в результате управления ключами начальным состоянием фильтра, задавае- 5 и 6. Поскольку активные полосовые мым выравненными потенциалами нако- pC -фильтры 1 и 2 одинаковы, то и пительных конденсаторов 4 и кондея- помехи (наводки) от сигналов управсаторов 3 основного активного поло- ления ключами 5 и б одинаково навосового RC фильтра I в момент замыкания ключей 5.

50 ного активного полосового фильтра 1;

+ с,р коэффициент про порциональности, с„ — емкость накопительного конденсатора 4; с — емкость конденсатора 3 основного активного полосового RLфильтра 1

Кь — коэффициент уси- ления на резонансной частоте °

Из формулы передаточной функции синхронного фильтра следует, что полоса пропускания (становится в раз уже, чем полоса пропускания $ основного активного полосового R — . фильтра 1, а резонансная частота а п определяется выражением нз которого следует, что частота опорного сигнала у лежит в полосе с пропускания синхронного фильтра, если Й =6) лежит в полосе пропускания основного . активного полосового -фильтра I. Отсюда следует, что сигнал, совпадающий по частоте с опорным сигналом, полностью пропускается синхронным фильтром.

Таким образом, синхронный фильтр при небольшом числе коммутируемых конденсаторов позволяет получить высокую добротность, что обеспечивает время накопления более 10 ч, при этом,поскольку реальное значение f< может достигать значенй до 10+ — 105

1 добротность синхронного фильтра достигает значений 10 и более.

3,159156 в алгебраическом сумматоре. они выполнены на операционных усилителях, добротность активных полосовых КСфильтров должна быть не менее десяти, а в качестве накопительных конденсаторов и ключей должны быть использованы элементы с малыми токами утечки.

Кроме того; параллельно накопительным конденсаторам 4 могут быть 16 включены разрядные ключи 9, при за-. мыкании которых происходит разряд накопительных конденсаторов 4 и переход синхронного фильтра в нулевое состояние, необходимое, например, в подготовке фильтра в рабочее состояние при его включении, так как переходные процессы длятся порядка времени накопления, а выжидать это время не всегда представляется возможным.

Пусть передаточная функция основного активного полосового РСфильтра 1 равна

К f5

5% gg w Я2г где, у„, К вЂ” соответственно полоса пропускания,резонансная частота и коэффициент усиле- 30 ния основного активного полосового

1С-фильтра 1, тогда при добротности Q = ) 10

И

Ф и частоте опорного сигнала Q лежас щей в полосе его пропускния, передаточная фкнкция синхронного фильтра становится близкой к передаточной функции полосового инвариантного фильтра

К(5) =

g>>+ с,+(Q + 1+ .4

1с ф 4 1г

f(g5 а „да 1 45 где,у - частота свободных

4 колебаний оенов1159156

Вх.

Составитель Л.Закс

Техред И.Гергель

Редактор И.Рыбченко

Корректор А.Зимокосов

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

Заказ 3607/55 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5