Синхронный заградительный фильтр

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскык

Социалистических

Республик

«в985936

К АВТОРСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 250231 (21) 3255748/18-09 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) Приоритет Опубликоваио 30.12В2. Бюллетень ¹ 48

)f g)+ g 3

Н 03 Н 11/12

Государственный комитет

СС С P по делам изобретений н открытий (33) УДК 621 ° 372 ..543.3(088.8) Дата опубликования описания 30.1282, A.И. Анашкин Г.Б. Волобуев, В.И. 3ае

Б.П. Саламахин и С.A. Сбоев

Р-:Ф

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СИНХРОННЫЙ ЗАГРАДИТЕЛЬНЫЙ

ФИЛЬТР.Изобретение относится к радиотехнике .и может быть использовано при подавлении гармонических помех.

Известен синхронный заградительный режекторный фильтр, содержащий резистор и группу коммутируемых конденсатов (1 ).

Однако коэффициент подавления на частотах режекции указанного фильтра невелик и уменьшается для высоких гармоник помехи.

Известен также синхронный заградительный фильтр, содержащий входной инвертирующий операционный усилитель, :дополнительный инвертирующий операци" онный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к точке соединения резистора и блока коммутируемых конденсаторов, а выход — к неинвертирующему входу входного инвертирующего операционного усилителя 2 1.

Известный фильтр обеспечивает на частотах режекции для высших гармоник помехи достаточно высокий коэффициент подавления эа счет действия частотоизбирательной обратной связи и свойства операционного усилителяэффективно подавлять синфазную помеху. Однако этот фильтр имеет узкий динамический диапазон для полезного сигнала, лежащего в полосе пропуска ния фильтра. Это объясняется тем, что, с целью увеличения глубины подавления, необходимо увеличить коэффициент усиления К операционного усилителя, подключенного к блоку коммутируемых конденсаторов, что ведет к уменьшению динамического диапазона всего устройства.

Кроме того, с ростом величины К, . снижается эквивалентная добротность!

Фильтра, т.е. полоса режекции расширяется. Это является следствием

15 выравнивающего действия отрицательной обратной связи, на амплитудночастотную характеристику устройства.

Полоса режекции мОжет быть сужена только путем увеличения постоянной времени пропорционально увеличению,1

Поскольку обычно К4 велико, что определяется высокими требованиями к подавлению помехи, то требуется существенное увеличение емкости коиден25 саторов фильтра вплоть до приме" нения электролитических конденсаторов. При этом не только увеличчваются габариты и стоимость устройства, но и ухудшаются erî харакЗО теристики вследствие низкой стабиль985936 ности параметров электролитических конденсаторов.

Цель изобретения — расширение ди намического диапазона устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в синхронном заградительном фильтре другие выводы резистора и блока коммутируемых конденсаторов подключены к выходам входного инвертирующего операционного усилителя и дополнительного инвертирующего усилителя соответственно, при этом неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя подключен к общей шине.

На чертеже изображена структурI ная схема предлагаемого устройства.

Синхронный заградительный фильтр содержит входной инвертирующий операционный усилитель 1, резистор 2, блок 3 коммутируемых конденсаторов и дополнительный инвертирующий операционный,усилитель 4.

Устройство работает следующим образом.

На инвертирующий вход входного операционного усилителя 1 подается входное напряжение, содержащее по- . лезный сигнал и помеху. Это напряжение усиливается усилителем 1 в К раз и через резистор 2 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 4, имеющего коэффициент усиления К . Если на выходе усилителя 1 присутствует помеха с частотой, равной или кратной частоте коммутации, то коммутируемые конденсаторы начнут заряжаться напряжением помехи

<усиленным усилителем 4.Через несколько периодов коммутации на конденсаторах выделится напряжение помехи, усиленное в К> раз. В каждый момент времени на выходе усилителя 4 действует напряжение, накопленное на конденсаторе, подключенном в данный момент к выходу усилителя 4, т.е. на выходе усилителя 4 действует то же напряжение, что и на конденсаторах. т.е. усиленное в К раз напряжение помехи, выделенное из, выходного сигнала усилителя 1. =то напряжение подается на неинвертирующий вход усилителя 1, т.е. замыкается петля обратной связи, охватывающая усилитель 1. Поскольку сиг -" нал с выхода усилителя 1 подается на

его неинвертирующий вход через инвертирующйй усилитель 4, то обратная связь оказывается отрицательной. Наличие частотозависимой обратной свя зи ведет к подавлению помех на выходе устройства. Коэффициент подавления пропорционален петлевому коэффициенту усиления, равному произведению K„K2.

Напряжение полезного сигнала, частота которого не совпадает с частотой коммутации или ей кратной, в блоке 3 на конденсаторах не выделяется, а передается на выход с коэффициентом передачи К„.. Следовательно, динамический диапазон устройства зависит только от коэффициента усиления усилителя 1 и может быть сделан максимально большим путем выбора К, равного единице. При этом

1 коэффициент подавления устройства определится петлевым коэффициентом

I0 усиления, равным К К . Выбирая К максимально большим, йолучим высокий коэффициент подавления помехи при широком динамическом диапазоне устройства.

Кроме того, включенный по предлагаемой схеме усилитель 4 обеспечивает умножение постоянной времени синхронно-коммутируемого RC-фильтра в IC> раз. Механизм умножения аналогичен тому, который имеет место в активном интеграторе с емкостью в цепи обратной связи операционного усилителя.

При петлевом коэффициенте, рав ном К„ K >, должно происходить ðàñширенйе полосы заграждения в К раз.

Однако из-за одновременного увелиЧения постоянной времени синхроннокоммутируемого RC-фильтра в К раз этого не происходит. В предлагаемом устройстве полоса заграждения не зависит от коэффициента подавления помехи и определяется только эле,ментами К и С синхронно-коммутиру= емого фильтра.

При одинаковой с известным устрой: ством глубине подавления помехи предлагаемое имеет сушественно больший динамический диапазон. Так, при глубине подавления помехи бО дБ, дина40 мический диапазон предлагаемого уст ройства превышает динамический диапазон известного на 30 дВ. Столь значительный выигрыш позволяет применить предлагаемое устройство для

45 обработки сигналов, имеющих высокий пик-фактор, например, при измерении характеристик атмосферных помех, имеющих значительную импульсную составляющую, а также в других облас 0 тях радиотехники.

Формула изобретения

Синхронный заградительный фильтр, содержащий входной инвертирующий операционный усилитель, дополнительный инвертирующий операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к точке соединения резистора и блока коммутируемых конденсаторов, а выход — к неинвертирующему входу входного инвертирующего операционного усилителя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, дру985936

Составитель В, Сафонов

Рвдактор С. Крупенина Техред И.Гайду Корректор A. ФереHLt, Заказ 10183/76 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ЛПП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 гие выводы резистора и блока коммутируемых конденсаторов подключены к выходам входного инвертирующего операционного усилителя и дополнительного инэертирующего усилителя соответственно, при этом неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя подключен к общей шине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Щекотов A.Þ., Голявин A.Ì.

Следящий режекторный фильтр на частоту сети и ее гармоники. — "Приборы и техника эксперимента", 1978, 9 4, с. 175-178.

2. Патент Швейцарии М 610689, кл. Н 03 Н 7/10, опублик. 30.04.79.