Сглаживающий фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повышение быстродействия в широком динамическом диапазоне и уменьшение пульсаций на выходе сглаживающего фильтра (СФ). В установившемся режиме постоянная и переменная составляющие входного напряжения через резистор 1 поступают на выход СФ. Пульсации, присутствующие на выходе СФ, через конденсатор (К) 3, усилитель 5, который осуществляет инвертирование, ограничитель напряжения (ОН) 7 и К 4 поступает на выход СФ, подавляя пульсации напряжения. Напряжение ограничения ОН 7 выбирается такой величины, чтобы пульсации самой низкой частоты входного сигнала проходили без ограничения. В установившемся режиме стабилитрон 6, включенный параллельно усилителю 5, на работу СФ ВЛИЯЮ1Я не окаэьтает, так как его напряжение выбирается больше макс. уровня ограничения ОН 7, но меньше уровня ограничения усилителя 5. При подаче скачка напряжеиия ОН 7 сразу переходит в режим ограничения, отрицательная обратная связь разрывается и К 4 начннает заряжаться через резистор 1 и выходное сопротивление ОН 7. Напряжение на выходе СФ растет и, проходя через К 3 и усилитель 5, ограничивается стабилитроном 6. К 3 и 4 быстро заряжаются до установившегося режима, стабилитрон 6 закрывается , ОН 7 перестает ограничивать, и включается отрицательная обратная связь усилителя 5 через резистор 7. и К 3,.4. 1 ил. ю 1C 00 OS 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (Я) 4 Н 03 Н 11/12

1

Ф

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ1 ;;

Н ABTOPCHG5AV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPHTMA (21) 3817622/27-09 (22) .27.11.84 (46) 07.04.86. Бюл. У 13 (72) N.Ä.Кротов (53) 621.372.543.3 (088.8) (56) Патент CNA В 3554322, кл. Н 03 К 5/00, 197 1.

Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах..

Л.: Энергия, 1980, с. 132, рис. 6-4. (54) СГЛАЖИВАЮЩИЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повышение быстродействия в широком динамическом диапазоне и уменьшение пульсаций на выходе сглаживающего фильтра (СФ). В установившемся режиме постоянная н переменная составляющие входного напряжения через резистор I поступают на выход СФ . Пульсации, присутствующие на выходе СФ, через конденсатор (К) 3, усилитель 5, который осуществляет инвертирование, ограничитель напряжения (ОН) 7. и

К 4 поступает на выход СФ, подавляя

„.Я0ы 1223342 А пульсации напряжения. Напряжение ограничения ОН 7 выбирается такой величины, чтобы пульсации самой низкой частоты входного сигнала проходили без ограничения. В установившемся режиме стабилитрон 6, включенный параллельно усилителю 5, на работу СФ влияния не оказывает, так как его напряжение выбирается больше макс, уровня ограничения ОН 7, но меньше уровня ограничения усилителя 5. При подаче скачка напряжения ОН 7 сразу переходит в режим ограничения, отрицательная обратная связь разрывается и К 4 начинает заряжаться через резистор 1 и выходное сопротивление

ОН 7. Напряжение на выходе СФ растет и, проходя через К 3 н усилитель 5, ограничивается стабилитроном 6. К 3 и 4 быстро заряжаются до установившегося режима, стабилитрои 6 закрывается, ОН 7 перестает ограничивать, и включается отрицательная обратная связь усилителя 5 через резистор 2 и К 3,.4. 1 ил.

1223342

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для выделения постоянной составляющей из пульсирующего напряжения.

Цель изобретения — повьппение быст- 5 родействия в широком динамическом диапазоне и уменьшении пульсаций на выходе сглаживающего фильтра.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предлагаембго сглаживающего фильтра, Сглаживающий фильтр содержит первый 1 и второй 2 резисторы, первый 3 и второй 4 конденсаторы, усилитель 5, стабилитрон 6 и ограничитель 7 напряжения.

Усилитель 5 инвертирующий, ограничитель 7 напряжения неинвертирующий, напряжение ограничения 7 прямо пропорционально выходному напряжению.

Сглаживающий фильтр работает следующим образом.

В установившемся режиме постоянное напряжение с входа поступает через резистор 1 на выход сглаживающего фильтра.

Переменная составляющая входного напряжения также поступает через ре- . зистор 1 на выход сглаживающего фильтра. Однако пульсации, присутствующие 30 на выходе сглаживающего фильтра, подаются через конденсатор 3 на вход усилителя 5, где они иивертируются и усиливаются. Выходное переменное напряжение усилителя 5 поступает на ограничитель 7 напряжения. Напряжение ограничителя 7 напряжения выбирается для установившегося постоянного напряжения на выходе сглаживающего фильтра такой величины, чтобы пульсации 40 самой низкой частоты входного сигнала устройства проходили с выхода усилителя 5 через ограничитель 7 напряжения без ограничения. Напряжение с выхода ограничителя 7 напряжения пос тупает через конденсатор 4 на выход сглаживающего фильтра, подавляя возникшие там пульсации напряжения.

Таким образом, благодаря действию сильной отрицательной обратной связи, . осуществляемой с выхода усилителя 5 через ограничитель напряжения и конденсатор 4, импеданс на выходе сглаживающего фильтРа по переменному тох ку уменьшается и ранен - -, где

Х „ — импеданс конденсатора 4, К— суммарный коэффициент усиления усилителя 5 и ограничителя 7 напряжени

В результате этого пульсации на выходе сглаживающего фильтра уменьRl К шаются н †-- раз, ец где Rl — сопротивление резистора 1 °

Уровень ограничения напряжения усилителя 5 выбирается больше максимального значения уровня ограничения ограничителя 7 напряжения, а напряжение стабилитрона 6 выбирается больше максимального значения уровня ограничения ограничителя 7 напряжения но меньше уровня ограничения усилителя 5. Поэтому в установившемся режиме стабилитрон 6 на работу сглаживаемого фильтра не оказывает влияния, При остутствии сигнала на входе сглаживающего фильтра на его выходе сигнал также отсутствует.. При этом уровень ограничения ограничителя 7 напряжения близок к нулю.

При подаче скачка напряжения на вход сглаживающего фильтра на его выходе напряжение начинает расти.

Это изменение через конденсатор 3 подается на вход усилителя 5, усиливается и подается на вход ограничителя 7 напряжения. Поскольку уровень ограничения ограничителя 7 напряжения близок к нулю, то ограничитель 7 напряжения сразу переходит в режим ограничения. При этом отрицательная обратная связь усилителя 5 через резистор 2 и через конденсаторы 3 и 4 разрывается и конденсатор 4 начинает ускоренно заряжаться с малой постоянной времени через резистор и выходное сопротивление ограничителя 7 напряжения. При этом напряжение на выходе сглаживающего фильтра начинает ускоренно возрастать. Это изменение передается через конденсатор 3, усиливается усилителем 5 и начинает ограничиваться стабилитроном 6. Усилитель 5 при этом в режим насьпцения не входит, так как напряжение стабилизации стабилитрона 6 выбрано меньше напряжения ограничения усилителя

5. Поэтому напряжение на входе усилителя 5 примерно равно нулю и в переходном и в установившемся режиме.

По этим причинам постоянная времени заряда и разряда конденсатора 3 остается малой в любом режиме, равной произведению сопротивления резистора

1 н емкости конденсатора 3. Поэтому

Составитель Ю.Медведев

Редактор А.Сабо Техред О.Сопко Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 1-722/57 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откргтий

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

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

3 12 конденсаторы 3 и 4 быстро заряжаются через резистор 1 до установившегося значения, т.е, до значения постоянной составляющей напряжения на входе сглаживающего фильтра.

После того как напряжение на выходе устройства достигнет установившегося значения, ток через конденсатор 3 уменьшается, напряжение на входе и соответственно на выходе усилителя 5 уменьшается, стабилитрон 6 закрывается. Напряжение ограничения ограничителя 7 пропорционально выходному напряжению сглаживающего фильтра. Вследствие этого напряжение ограничения ограничителя 7 увеличивается и перестает ограничивать. При этом снова включается отрицательная обратная связь усилителя 5 через резистор 2 и конденсаторы 3 и 4, и для пульсаций напряжений на выходе сглаживающего фильтра импеданс конденсатора 4 значительно уменьшается, что обеспечивает малый уровень пульсаций на выходе сглаживающего фильтра, При уменьшении напряжения на входе сглаживающего фильтра характер процессов аналогичен, При уменьшении напряжения на входе сглаживающего фильтра уменьшается напряжение и на его выходе, поэтому уровень ограничения напряжения ограничителя 7 напряжения падает до тех пор, пока напряжение на выходе сглаживающего фильтра не достигнет установившегося значения. Это обе".ïå÷èâàåò работу ограничителя 7 напряжения в переходном процессе в режиме ограничения, создавая ускоренный разряд конденсаторов

23342 4

3 и 4. В остальном характер процесса аналогичен описанному.

Когда на вход сглаживающего фильтра подается малое напряжение, установившееся значение напряжения на его выходе -.àêæå мало и ограничитель 7 напряжения ограничивает напряжение на низком уровне. Если скачок напряжения на входе устройства увеличивается, увеличивается и уровень ограничения ограничителя 7 напряжения.

Этим обеспечивается высокое быстродействие устройства в широком динамическом диапазоне входных напряже15 ний

Формула изобретения

Сглаживающий фильтр, содержащий первый резистор, первый вывод которого является Входом, а второй — Выходом сглаживающего фильтра, первый и второй конденсаторы, первые выводы которых подключены к второму выводу первого резистора, а вторые соедине ны между собой через второй резистор, причем второй вывод первого конденсатора соединен с входом усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия в широком динамическом диапазоне и умень30 шения пульсации на выходе, в него введены стабилитрон, включенный между входом и выходом усилителя, и ограничитель напряжения, вход которого подключен к выходу усилителя, управляющий вход — к второму выводу первого резистора, а выход — к точке соединения второго резистора и второго конденсатора. !