Фильтр среднего значения сигнала

 

(72) Авторы изобретения

Н. А. Пархоменко и Н. А. Сверчков (7!) Заявнтель (54) ФИЛЬТР СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ СИГНАЛА

Изобретение относится к электротех нике и может использоваться в системах, гце необходима ликвидация или-миними» эация периодических помех различной частоты и выделение полезного, среднего значения сигнала.

Известен фильтр среднего значения сигнала, содержащий блок управления коммутаторами, основной блок фильтра» ции, выполненный в вице ряда интегра10 торов, входами соединенных с выходами входного коммутатора, а выходами - с входами выходного коммутатора и с вхоцами разрядного коммутатора, выход которого подключен к обшей шине устройства Pl).

Оцнако известный фильтр среднего значения сигнала имеет невысокую точность фильтрации в условиях действия помех с изменяющимся периодом.

39

Бель изобретения — повышение точности фильтрации в условиях действия помех с изменяющимся периодом.

Бель достигается тем, что в фильтр срецнего значения сигнала, содержащий блок управления коммутаторами, основной блок фильтрации, выполненный в виде ряца интегратора, входами соединенных с выходами входного коммутатора, а выходами» с входами выходного коммутатора и с входами разрядного коммутатора, выхоц которого подключен к общей шине устройства, ввецен дополнительный блок фильтрации, аналогичный основному блоку фильтрации, и выходной управляемый делитель напряжений, сигнальный вход которого подключен к выходу основного блока фильтрации, управляющий вход - к выхоцу дополнительного блока фильтрации, к входу которого подключен источ« них постоянного напряжения.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая. схема фильтра среднего значения сигнала; на фиг. 2 - принципиальная схема основного блока фильтрации; на фиг. 3 - временные циаграммы напряжений в некоторых точках фильтра.

3 80 фильтр среднего значения сигнала соцержит- блок 1 управления коммутаторами, основной блок 2 фильтрации, выполненный в виде ряда интеграторов 3, входами соединенных с выходами входного коммутатора 4, а выхоцами - с входами выходного коммутатора 5 и с входами разрядного коммутатора 6, выхо д которого подключен к общей шине 7.

Кроме того> фильтр содержит дополнительный блок фильтрации, аналогичный основному блоку 2 фильтрации. В него входят дополнительные ряц интеграторов 9, входной коммутатор 10, выхоцной коммутатор 11 и разрядный коммутатор 12, подключенный к общей шине 7; выходной управляемый целитель 13 напряжения и источник 14 постоянного напряжения.

Для обеспечения автоматической установки частоты коммутации интеграторов, равной частоте помехи, в него вводится на входе фильтра блок 15 синхронизации, В основном блоке 2 входной коммутагор 4 содержит ключи 16-18, ряд интеграторов 3 содержит интеграторы 19-21, выходной коммутаrop 5 - ключи 22-24, а разрядный коммутатор 6 - ключи

25-27., Ц, 0 < (фиг. 3) - напряжения па управляющих входах входного коммутаторе 4 и дополнительного входного утатора 10; U>><, Ll><> U>24 пряжепия на управляющих входах выходного коммутатора 5 и дополнительного выходного коммутатора 11; U I1>, U„

U о — напряжения на управляющих входах разрядного коммутатора 6 и цополнительного разрядного коммутатора

12; Ulо, U, U „- напряжения на выходах интеграторов 19 21; U - напряжение на выходе выходного коммутатора 5; U<> - сигнал на входе фильтра.

Фильтр работает следующим образом..

На вход фильтра поступает сигнал

8 „, представляющий собой сумму полезного постоянного напряжения и периодического напряжения помехи (фиr . 2,Ugy).

На управляющие входы входного коммутатора 4 с блока 1 управления коммутаторами поступают напряжения U <<, U „. Первым замыкается ключ 16 положительным напряжением

Q (. Ключи 1 7 и 1 8 разомкнуrbI> жк как на входы поступают нулевые значения Q „и U . Входной сигнал

UL>, через замкнутый ключ 16 поступает на интегратор 19. Напряжение на его выходе возрастает or нулевого значения

1232 4 (фиг. 3,0)y). В интервале интегрирования входного сигнала интегратором 19 ключи 22 и 27 разомкнуты, так как на их управляющие входы поступают нулевые

% mauems н пр ний 42% " )И7 .

По истечении времени Т, равного периоду коммутации интеграторов, ключ 16 размыкается, а ключ .22 замыкается благодаря соответствующему изменению напряжений U è U < . На интервале

У 6 заМкнутого состояния ключа 22, также равном Т, на общий выход выходного коммутатора 5 поступает неизменное на этом интервале напряжение интегратора

19, так что U> pl . В рассматриваемом случае Т равно периоду помехи на входе фильтра, поэтому на интервале замкнутого состояния ключа 22 на выходе выхоцного коммутатора 5 будет иметь место постоянное напряжение 9, пропорциональное постоянной, т. е. полезной составляющей напряжения Ц х .

По истечении интервала Т ключ 22 размыкается, а ключ 27 замыкается соответствующим изменением напряжений

Ц, и Ц на управляющих входах этих ключей. Конденсатор интегратора 19 разряжается через ключ 27 до нуля и, таким образом, интегратор 19 будет подготовлен к следующему циклу работы. цикл работы интеграторов 19«21 состоит из трех, .равных Т, временных интервалов: получение и обработка сигнала; выдача сигнала; обнуление, причем кажцый

35 из интеграторов в одно и тоже время находится в отличной от двух других интеграторов фазах этого цикла (фиг. 3).

Вследствие этого один из ключей выходного коммутатора 5 всегда замкнут и на выходе его имеет место напряжение, пропорциональное постоянной составляющей входного сигнала. Этот коэффициент пропорциональности при постоянном коэффициенте передачи (постоянной времени) интеграторов определяется периодом коммутации интеграторов Т, т. е. выходное напряжение выхоцного коммутатора 5 определяется постоянной составляющей входного напряжения и величиной Т.

S0 дополнительный блок 8 фильтрации работает аналогично основному блоку 2 фильтрации, что обеспечивается идентичностью параметров интеграторов, а также синхронностью управления интеграторами.

Отличие состоит лишь в том, что общий

55 вход дополнительного входного коммутора 10 подключен к источнику 14 постоянного напряжения, величина выходн го напряжения которого является неиэ

5 8012 менной, вследствие чего выходное напряжение дополнительного выхоаного коммутатора 11 изменяется только с изменением частоты коммутации 1/Т.

При изменении частоты помехи в Ц „ соответственно изменяется частота выходного сигнала блока 15 синхронизации, а также частота выходных сигналов блока 1 управления коммутаторами. 10

Период коммутации устанавливается равным новому значению периоца помехи, вслецствие чего в выходном напряжении Ц отсутствует погрешность, обусловленная наличием периодической 13 помехи на входе фильтра.

Изменение частоты коммутации интеграторов вызывает изменение коэффициента передачи интеграторов, т. е. изменяется напряжение на общем выходе вы- щ ходкого коммутатора 5 при неизменной постоянной составляющей входного сигнала U . В такой же степени, а именно пропорциоально периоду коммутации Т интеграторов, изменяется коэффициент 25 передачи интеrparopoa дополнительного ряда интеграторов 9 и напряжение на выхоце дополнительного выходного коммутатора 11. Напряжения с выходов выходного коммутатора 5 и дополнительно- ЗО го выходного коммутатора 11 поступают на входы выходного управляемого аелителя 13 напряжения. Так как цри изменении коммутации интеграторов эти напряжения изменяются одинаково, то выходное напряжение выходного управляемого делителя 13 напряжения, являющееся частным от деления Цб на Ц„„, не зависит. от частоты коммутации ийтеграторов, а онределяется постоянной полезной составляю

32 6 щей напряжения на входе фильтра. Таким образом, предлагаемый фильтр среднего значения сигнала обеспечивает ликвидацию в фильтруемом сигнале периодической помехи изменяющейся частоты при инвариантности коэффициента передачи к частоте периодической помехи. Следовательно, увеличивается точность фильтрации вследствие ликвидации помех не только постоянной, но и переменной частот.

Формула изобретения

Фильтр среднего значения сигнала, соцержащий блок управления коммутаторами основной блок фильтрации, выполненный в виде ряда интеграторов, вхоцами соединенных с выходами входного коммутатора, а выходами — с входами выходного коммутатора и с входами разрядного коммугагора, выход которого подключен к общей шине устройства, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности фильтрации в условиях действия помех с изменяющимся периодом, в него ввецен дополнительный блок фильтрации, аналогичный основному блоку фильтрации, и выходной управляемый делитель напряжения, сигнальный ахоп которого подключен к выхоау основного блока фильтрации, управляющий вход « к выходу аополнительного блока фильтрации, к вхбду которого подключен источние постоянного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шипилко B. П. Автоматизированный вентильный электропривод. М., Энергия, 1969, с. 189196.

801232

Vga

Uyft

<уа

Upped

Vy s

Crugg у2Ю

"ах

Составитель Н. Пантелеева

Редактор М. Ткач Техред М. Лоя Корректор Л. Иван

Заказ 10455/77 Тираж 999 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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