Синхронный режекторный фильтр Советский патент 1984 года по МПК H03H19/00 

ф ел

00 9д 1 Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для подавления гармонических помех при измерении малых сигналов на фоне значительно превосходящих их по уров ню промьгашенных помех, например при диагностиро-зании электрических машин Известен синхронный режекторный фильтр, содержащий резистор и группу коммутируемых конденсаторов, соединенных в виде Г-образного звена lJ Однако известный синхронный режек торный фильтр, характеризуется низким коэффициентом подавления на частотах режекдии, уменьшающимся для высоких гармоник помехи, что обусловлено ростом погрешности дискрктизадии высших гармоник. Наиболее близким к предлагаемому является синхронньй режекторный фильтр, содержащий операционньй усилитель, неинвертирующий вход которог является входом синхронного режектор ного фильтра, а в цепи отрицательной обратной связи его включен синхронно коммутируемьш RC -фильтр, генератор коммутации, выход которого соединен с управляющим входом синхронно коммутируемого RC -фильт ра и через последовательно соединен ные первый фазовьй детектор, фильтр нижних частот, пороговое устройство - к первому входу элемента ИЛИ, а через последовательно соединенные фазовращатель, вторые фазовый детек тор, фильтр нижних частот и пороговое устройство - с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу ключа, включенного в цепи отрицательной связи операционного усилителя,другие входы фазовых детекторов подключены к выходу операционного усилителя 2. Однако этот режекторный фильтр не обладает возможностью автоматичес- кого слежения за изменением частоты Между тем, основная область использования рассматриваемого класса фильтров - подавление промьгашенных помех, в частности, с частотой промышленной сети. Поскольку Допуск&ется изменение указанной частоты в определенных пределах, в Известном синхронном режекторном фильтре буд-ет наблюдаться относительная расстройка фильтра и частоты, на которую он должен быть настроен. Учитывая высокую добротность синхронных режек362торных фильтров, частота помехи может выйти за полосу режекции, что приведет к фактическому прекращению вьшолнения им своих функций. Цель изобретения - повышение точности настройки. Поставленная цель достигается тем, что в синхронньй режекторньш фильтр, содержаП1ИЙ операционньй усилитель, неинвертирующий вход которого является входом синхронного режекторного фильтра, а в цепи отрицательной обратной связи его включен синхронно коммутируемьй RC-фильтр, введены последовательно соединенные и включенные между входом синхронного режекторного фильтра и управляющим входом синхронно коммутируемого RC -фильтра детектор средневыпрямленного значения, компаратор, формирователь импульсов и умножитель, причем второй вход компаратора подключен к входу синхронного режекторного фильтра, при этом коэффициент умножения умножителя равен числу коммутируеMbix цепей синхронно коммутируемого RC-фильтра. На фиг.1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого синхронного режекторного фильтpaj на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Синхронньй режекторньй фильтр содержит операщ-юнньй усилитель 1, синхронно коммутируемьй RC-фильтр, состоящий из резистора 2 коммутируемых конденсаторов 3, ключей 4 и распределителя 5, детектор 6 средневыпрямленного значения, компаратор 7, формирователь 8 импульсов, умножитель 9. Синхронньй режекторный фильтр работает следующим образом. На Неинвертирующий вход операционного усилителя 1 поступает исходное напряжение, содержащее исследуемое напряжение и помеху. Помеха с выхода синхронного режекторного . фильтра вьщеляется синхронно коммутируемым RC -фильтром и подается на инвертирующий вход операционного усилителя 1. В установившемся режиме напряжение помехи, воздействующее на инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя 1, равны, что приводит к компенсации помехи на выходе синхронного режекторного фильтра.

3 1

Исходный сигнал (фиг.2а) поступает на вход компаратора 7, на второй вход которого подается средневыпрямленное значение исходного сигнала (фиг.2б), вьделенное детектором 6 средневыпрямленного значения . На выход компаратора 7 проходит только сигнал, превосходящий средневыпрямпенное значение, т.е. сигнал, следующий с частотой помехи, зна.чительно превосходящий по уровню измеряемые сигналы (фиг.2Ь). Образующиеся на выходе компаратора 7 импульсы нормализуются с помощью формирователя 8 импульсов (фиг.21) и подаются на умножитель 9, который производит умножение частоты следования импульсов на коэффициент умножения, равный числу коммутируемьр конденсаторов в синхронно коммутируемом RC-фильтре (фиг.). Импульсы с выхо да умножителя 9 поступают не распределитель 5., осуществляющий последовательную коммутацию коммутируемых конденсаторов 3 с помощью подачи на управляющие входы ключей 4 коммутирующих сигналов (фиг.2 е,ж. ,и ).

165364

За счет соответствия коэффициента умножения умножителя 9 числу коммутируемых конденсаторов 3 последние всегда коммутируются с частотой г вьделенного компаратором 7 сигнала, т.е. с частотой помехи, следовательно, синхронный режекторный фильтр всегда настроен на частоту помехи независимо от ее флуктуации. Таким

10 образом, сигнал помехи сам производит настройку на собственную частоту независимо от ее величины и характера изменения во времени, чем и обуславливаются все преимущества t5 предлагаемого синхронного режекторного фильтра.

Изобретение позволяет производить точную настройку на частоту помехи и следить за этой частотой

0 независимо от характера ее изменений во времени. Кроме того, синхронный режекторный фильтр характеризуется возможностью режекции псмех с заранее неизвестной частотой, а также воз5 можностьюиспользования его без предварительной перестройки для режекции помех, имеющих различные частоты.

л

п п о п п п п п п

и

i i

фиг. 2