Патент ссср 210232

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕ ЙИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик о-оюэтщя тт

I i с

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 19.Х11,1966 (№ 1120238/26-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 6.11.1968, Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 16.IV.1968

Кл. 21с, 46/50

21g, 34

МПК С 051

Н 03h

УДК 621.3?2.852.15(088.8) Комитет по делам изобретений H открытий при Совете Министров

СССР

Ав1оры изобретения

П. А.Илюхин и В. H. Жовинский

Заявитель

САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ НЕЛИНЕЙНЫЙ ФИЛЬТР

Известные самонастраивающиеся нелинейные фильтры содержат последовательно соединенные сравнивающий элемент, нелинейный управляемый диодный элемент с симметричной кусочно-линейной характеристикой с рабочим и двумя управляющими входами, регулирующими крутизну участков его характеристики, и линейное инерционное звено.

Предлагаемый нелинейный фильтр отличается от известных тем, что в нем установлены дифференцирующее звено и масштабный блок. В выходу дифференцирующего звена параллельными связями подключены две цепи, образованные последовательным соединением схемы вычисления модуля и сглаживающего фильтра. Масштабный блок подключен через инвертор между одним из входов сравнивающего элемента и выходом инерционного звена, а второй вход сравнивающего элемента и вход дифференцирующего звена подсоединен ко входному зажиму. Причем выход каждого сглаживающего фильтра подключен к соответствующему управляющему входу нелинейного элемента. Такое выполнение устройства позволяет расширить динамический диапазон работы фильтра, увеличить коэффициент подавления шума и быстродействие.

На фиг, 1 представлена блок-схема самонастраивающегося нелинейного фильтра, на фиг.

2 — блок-схема одного из вариантов нелин йного элемента.

Предлагаемый нелинейный фильтр содержит управляемый нелинейный элемент 1 с ку5 сочно-линейной характеристикой, интегрирующее или апериодическое звено 2, масштабный блок 8 отрицательной обратной связи, датчик4 рассогласования (сравнивающий элемент), дифференцирующее звено 5, схемы 6 и 7 фор10 мирования напряжения, пропорционального абсолютной величине производной входного сигнала (с положительным и отрпцательньв| знаком) — схемы вычисления модуля, сглаживающие фильтры 8 и 9.

15 Нелинейный элемент включает операционный усилитель 10, диоды 11, резистор 12 регулировки крутизны начального участка, установочные потенциометры 1„3, входной резистор усилителя И, регулируемый резистор 15 об20 ратной связи для установки требуемой крутизны нелинейной характеристики.

В качестве дифференцирующего звена 5 применяют реальный емкостно-резисторный дифференциатор с малой постоянной времени.

25 Модульные блоки б и 7 могут быть выполнены в виде двух полупериодных выпрямителей с противоположным включением диодов. Сглаживающие фильтры 8 и 9 одинаковы, причем постоянная времени фильтров, выбираемая с

30 учетом априорной информации по ширине

210232

3 спектра шумового сигнала, всегда больше постоянной времени дифференциатора.

Управляемый нелинейный элемент 1 выполнен по схеме воспроизведения «зоны нечувствительности», причем входной сигнал через резистор 12 (фиг. 2) подается на вход усилителя, что позволяет устанавливать начальный наклон нелинейной характеристики. Обычно этот наклон невелик. Напряжения с фильтров

8 и 9, имеющие соответствующую полярность, подключены к установочным потенциометрам 18.

Рассмотрим работу схемы в случае, когда на входе сначала действует только шум, а затем скачком подается полезный сигнал. Под действием переменной составляющей на выходе фильтров 8 и 9 возникает некоторое напряжение, которое будет соответствовать ширине начального участка нелинейной характеристики (с малой крутизной). Это обеспечивает малый внутренний коэффициент замкнутой системы и, следовательно, ее высокие фильтрующие свойства, так как эквивалентная, постоянная времени нелинейного фильтра, определяемая как величина, обратно пропорциональная внутреннему коэффициенту усиления, будет велика. При действии скачка напряжений на входе напряжение на выходе датчика 4 рассогласования возрастает и выйдет за пределы участка с малой крутизной, в частности, нулевой, причем крутизна отрезка за точкой излома выбирается достаточно большой, и в частном случае может быть бесконечной. При этом замкнутая система начинает отрабатывать полезное входное воздействие, так как в этот момент эквивалентная постоянная времени резко уменьшается, что приводит к уменьшению внутреннего коэффициента усиления.

Описанный процесс возможен благодаря тому, что постоянные времени фильтров 8 и 9 достаточно велики, чтобы не пропустить резкого изменения входного сигнала на управляющие входы нелинейного элемента.

Аналогичный эффект достигается, если вместо схем выделения абсолютной величины производной входного сигнала и сглаживающих фильтров использовать пиковые детекторы на положительные и отрицательные значения производной с разрядными резисторами.

Предмет изобретения

Самонастраивающийся нелинейный фильтр, 15 содержащий последовательно соединенные сравнивающий элемент, нелинейный управляемый диодный элемент с симметричной кусочно-линейной характеристикой с рабочим и двумя управляющими входами, регулирующими

20 крутизну участков, его характеристики, и линейное инерционное звено, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона работы фильтра, увеличения коэффициента подавления шума и повышения быстро25 действия, в нем установлены дифференцирующее звено, к выходу которого параллельными связями подключены две цепи, образованные последовательным соединением схемы вычисления модуля и сглаживающего фильтра, и

30 масштабный блок, подключенный через инвертор между одним из входов сравнивающе-. го элемента и выходом инерционного звена, а второй вход сравнивающего элемента и вход дифференцирующего звена подсоединены ко

35 входному зажиму, причем выход каждого сглаживающего фильтра подключен к соответствующему управляющему входу нелинейного элемента.

210232

Фи2.1

Составитель Н, Н. Гижевская

Редактор П. И. Шлайн

Техред Л. Я. Бриккер Корректоры: И. Л. Кириллова и А, П. Васильева

Заказ Ь05!2 фТираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2