Многоканальный синхронный фильтр Советский патент 1984 года по МПК H03H19/00 

QO 1чд Изобретение относится к радиотех нике и может использоваться в устро ствах частотной селекции электричес ких сигналов. Известен многоканальный синхронный фильтр, содержащий резистор и параллельные ветви, состоящие из по следовательно соединенных конденсаторов и ключей, генератор тактовых импульсов и кольцевой счетчик СП. Наиболее близким к изобретению является многоканальный синхронный фильтр, содержащий п объединенных по входу параллельных каналов, каждый из которых выполнен в виде Г-об разного звена, в продольном плече которого включен резистор, а в каж,дое из параллельно соединенных попе речных плеч включены последовательно соединенные конденсатор и ключ, причем вторые выводы ключей, всех ка налов соединены с общей шиной, выходной фильтр нижних частот, генера тор тактовых импульсов и п делителе частоты С23. Однако известные многоканальные синхронные фильтры имеют неодинаковый коэффициент передачи на частота кратных частоте настройки, что огра ничивает область их использования. Цель изобретения - получение оди наковых коэффициентов передачи на всех частотах, кратных частоте настройки. Для достижения цели в многоканал ный синхронный фильтр, содержащий п объединенных по входу параллельных каналов, каждый из которых выполнен в виде Г-образного звена, в продоль ном плече которого включен резистор а в каждое из параллельно соединенных поперечных плеч включены последовательно соединенные конденсатор и ключ, причем вторые выводы ключей всех каналов соединены с общей шиной, выходной фильтр нижних частот, гене ратор тактовых импульсов и п делителей частоты, введен п-входовый сумматор, выполненный на операционном усилителе с цепью резистивной отрицательной обратной связи, кажды из п входов которого подключен к вы ходу соответствующего канала, а выход п-входового сумматора соединен с входом выходного фильтра нижних частот, и п триггеров, при этом входы делителей частоты объединены и подключены к выходу генератс а тактовых импульсов, а выход каждого делителя частоты подключен к счетно му входу соответствукицего триггера, прямые и инверсные выходы которого соединены с входами управления ключей одноименного канала. На фиг. 1 приведена электрическая функциональная схема предложенного многоканального синхронного фильтра; на фиг. 2 - амплитудно-частотные характеристики (для пятиканальной системы, т.е. ),.поясняющие принцип его работы. Многоканальный синхронный филь р содержит п параллельных каналов, каждый их которых состоит из резистора 1, конденсаторов 2 и 3, ключей 4 и 5, п-входовый сумматор, выполненный на операционном усилителе (ОУ( б с цепью резистивной отрицательной обратной связи, образованной резистором 7, переменные резисторы 8, выходной фильтр нижних частот (ФНЧ) 9, генератор 10 тактовой частоты, п де ителей 11 частоты, п триггеров -12. Многоканальный синхронный фильтр работает следующим образом. Работа всех известных многоканальных с инхронных фильтров основана на свойстве простейшей интегрирующей цепи, состоящей из резистора и группы конденсаторов, коммутируемых поочередно с некоторой частотой f .Вид 1астотной характеристики такой систе,лы относит рассмотренный много.канальный синхронный фильтр к разряду гребенчатых, при этом относительный коэффициент передачи на частотах, кратный f д , определяется известным выражением (К. и Ч-КГ7-/ . где К - амплитуда k-той гармоники; m - число коммутируемых конден, саторов; . k - Номер гармоники частоты О fg - частота коммутации. На частотах, кратных mf, коэффициент передачи многоканального синхронного фильтра равен нулю. Анализ выр г1жения (1) и амплитудно-частотной характеристики (АХЧ ) известных синхронных фильтров свидетельствует о значительном различии коэффициентов передачи синхронного фильтра на частотах, кратных {р . Между тем, часто необходимо иметь синхронный фильтр, обладающий одинаковыми коэффициентами передачи на кратных f частотах, например при регшиэации различного рода спектроанализаторов, применяемых, в частности, при диагностике электрических машин и- вибродиагностике . Указанную амплитудно-частотную характеристику для кратных о частот fp 2fQ и т.д. можно получить с помощью предлагаемого многоканального синхронного фильтра, который содержит h параллельно включенных синхронных фильтров, каждый из которых содержит два конденсатора 2 и 3, коммутацией которых через ключи 4 и 5 управляет триггер 12. При подаче на счетный вход С триггера 12 с генератора 10 тактовых импульсов частотой 2f амплитудно-частотная характеристика первого канала имеет вид диаграммы К (фиг.2. Указанный фильтр имеет цикл на частотах о в и т.д. при этом в соответствии с формулой (1) ,405, ,045, К 0,16 и т.д.

Одновременно импульсы с частотой 2f0 с выхода генератора 10 поступают на делители 11 частоты остальных каналов. Делитель 11 i-ro канала имеет коэффициент деления D. 1 (. ..п) (.так как для первого канала , то делитель 11 может отсутствовать ). Это приводит к тому, что коммутация конденсаторов 2 и 3 i-ro канала проходит в i раз реже и при этом первый пик амплитудно-частотной характеристики последовательно смещается на величину ffi от канала к каналу и для i-ro канала находится на частоте if , Соответственно второй пик амплитудно-частотной характеристики находится для i-ro канала на частоте 3 if, третий пик - 5i(s и т.д. При этом коэффициент передачи независимо от номера канала по-прежнему равен в сортветствии с формулой tl ) к 0,405; К 0,045; К 0,016. Остальные коэффициенты передачи можно не учитывать ввиду их пренебрежимо малой для практики величины.

Осуществляя сложение сигналов с выходов всех каналов на операционном усилителе 6, получаем результирующую АХЧ всех каналов (к на фиг. 2 I. На каждой из кратных f частотах до nf включительно суммарная характеристика складывается либо только из коэффици- гнта передачи К канала, либо из ft одного из коэффициентов передачи К ЧКоэффициент передачи операционного усилителя 6 по i-му каналу равен

.

где Vj - коэффициент передачи по

i-му каналу;

R - сопротивление резистора 7; сопротивление переменного

резистора 8i; .

При установке всех переменных резисторов 8( (...n) в одинаковое положение, т.е. -при V;, 2 7 ...V существуют три возможных варианта коэффициента передачи по каждой из гармоник f о , 2fg ...nf

,405; (,45; ,421.

Откуда видно, что максимальная неравномерность (для первого и второго вариантов) не превышает 10%. Подбирая соответствующим переменным резистором 8 коэффициенты передачи по различным каналам, можно достичь одинаковых коэффициентов на каждой из кратных fg частотах.

С помощью выходного фильтра нижних частот 9 с частотой среза, равной , формируется результирующая амплитудно-частотная характеристика многоканального синхронного фильтра (фиг. 2, диаграмма .

Техническим преимуществом.предлагаемого многоканального синхронного фильтра является одинаковый коэффициент передачи на всех частотах, кратных основной гармонике, а также отсутствие нулевых коэффициентов передачи на этих частотах, что значительно расширяет облает его использования . Достоин ;щ|.рм. мнргоканального синхронного i bTjia- является идентичность канал й, Что облегчает наращивание фильтра и;улучшает его ремонтопригодность. :

фие. i

V---Г/f.

к.

иг.

1

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СИНХРОННЫЙ ФШ1ЬТР, содержащий, п объединенных по входу параллельных каналов кгикдай из которых выполнен в виде Г-образного звена, в продольном плече которого включен резистор, а в каждое из параллельно соединенных поперечных плеч включены последовательно соединенные конденсатор и ключ, причем вторые.выводы ключей всех каналов соединены с общей шиной, выходной фильтр нижних частот, генератор тактовых импульсов и п.делителей частоты, отличающийся тем, что, с целью получения одинаковых коэффициентов передачи на всех частотах, кратных частоте настройки, введен п-входовый сумматор,выполнен-ный на операционном усилителе с цепью резистивной отрицательной обратной связи, каждый из п входов которого подключен к выходу соответствующего канала, а выход п-входового сумматора соединен с входом выходного фильтра нижних частот, и п триггеров, при этом входы делителей частоты объединены и подключены к выхо-5Э ду генератора-тактовых импульсов, i а выход каждого делителя частоты под-ГЛ ключен к счетному входу соответствую-- ш щего триггера, прямые и инверсные выходы которого соединены с входами « управления ключей одноименного кана- S ла.

О/о Zfo 3fg fo Sfo 6fo 7/0 в/о Sfo fOfo fffo f2fof

фие.2

«I1 L