Дискретный заградительный фильтр Советский патент 1985 года по МПК H03H19/00 

1 ,1 Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах обработки амгшитудноимпульсно-модулированных сигналов. Известен дискретный заградительный фильтр, содержащий Г-образное режекторное звено, буферный усилитель, ячейку аналоговой памяти и выходной фильтр нижних частот, причем в продольном плече Г-образного режекторного звена включен блок из четырех коммутируемых конденсаторов , а в поперечном -плече - резис тор ClJ . Наиболее близок к предлагаемому дискретный заградительный фильтр, содержащий последовательно соединен ные первое режекторное звено, состо щее из двух конденсаторов, первые вьтоды которых объединены, и ключевого элемента, первый буферный усилитель, второе режекторное звено, выполненное аналогично первому, вто рой буферный усилитель и весовой сумматор, первый вход которого явля ется входом дискретного заградитель ного фильтра, второй вход соединен с выходом первого буферного усилителя , а третий вход -. с выходом вто рого буферного усилителя, а также генератор управляющих импульсов, выход которого соединен с входами управления ключевых элементов первого и второго режекторных звеньев, причем, объединенные первые выводы их конденсаторов подключены к входа первого и второго буферных усилителей соответственно л а пepeклJoчaюnprii контакт ключевого элемента каждого ре екторного звенаявляется входом режекторного звена 2j. Недостатком известных дискретных заградительных фильтров является }тзкая помехозащищенность на частотах, кратных частоте управления блоком коммутируемых конденсаторов, вследствие высокой пропускающей способности режекторных звеньев на этих частотах. .. Цель изобретения - повьппение точ ности фильтрации путем повьшения помехозащищенности. Для достижения поставленной цели в дискретный заградительный фильтр, содержащий последовательно соединен ные первое режекторное звено, осто щее из двух конденсаторов, первые выводы которых объединены, и клрчевого элемента, первый буферный уси12лнтель, второе режекторное звено, выполненное аналогично первому, второй буферный усилитель и весовой сумматор, первый вход которого является входом дискретного заградительного фильтра, второй вход соеди7 ней с выходом первого буферного усилителя, а третий вход - с выходом второго буферного усилителя, а также генератор управляющих импульсов, выход которого соединен с входами управления ключевых элементов первого и второго режекторньЕк звеньев, введены первый и второй масштабные усилители, входы которых подключены к выходам первого и второго буферных усилителей соответственно, а в каждое режекторное звено введен дополнительный ключевой элемент, при этом объединенные первые выводы конденсаторов являются входом режекторного звена 5 вторые выводы конденсаторов подключены к переключающим контактам ключевого элемента и дополнительного ключевого элемента соответственно, замыкающий и размыкающий контакты первого ключевого элемента объединены и являются первым выходом режекторного звена , а размыкающий контакт дополнительного ключевого элемента является вторым выходом режекторного звена, причем вторые выходы первого и второго режекторных звеньев подключены к выходам перво1 о и второго масштабных усилителей соответственно. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого дискретного заградительного фильтра; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 - амплитудно-частотная характеристика (АЧХ). Дискретный заградительный фильтр, содержит первое 1 и второе 2 режекторные звеньяJ первый 3 и второй 4. буферные усилители, масштабные усилители 5 и 6, весовой сумматор 7, генератор 8 управляющих импульсов , каждое из режекторных Звеньев 1 и 2 содержит два конденсатора 9 и 10, ключевой элемент 11 и дополнительный ключевой элемент 12. Дискретный заградительный фильтр работает следующим образом. В первый полупериод работы генератора 8 управляющих импульсов один из конденсаторов, например 10, 31 находится в режиме выьорки, другой например 9, - в режиме запоминания При этом конденсатор 10, находящийся в режиме выборки, заряжается до напряжения, величина которого определяется не только текущим значением входного напряжения, но и значением входного напряжения в предшествукАцие такты работы генератора 8 управляющих импульсов, что обусловлено тем, что на второй вывод указанного конденсатора 10 через замкнутый в текущий полупериод ключевой элемент 12 подано выходное напряжение буферного усилителя 3, умноженное на постоянный коэффициент, задаваемый масштабньм усилителем 5. Конденсатор 9, через другой замкнутый ключевой элемент 11, оказывается последовательно соединенным с входом буферного усилителя 3 Выходное напряжение буферного усилителя 3 при этом отличается от входного напряжения на величину заряда конденсатора 9. Во второй полупериод работы генератора 8 управляющих импульсов конденсатор 10 переключается в режим запоминания, а конденсатор 9 - в режим выборки. Поскольку в режиме запоминания конденсатор 9 подключен к высокоомному входу буферного усилителя 3, а в режиме выборки - к низкоомному выходу масщтабного усилителя 5, то амплитудные искажения амгаштудноимпульсно-модулированного сигнала на выходе дискретного заградительного фильтра будут минимальными, а при правильном выборе его элементов искажения будут полностыо отсутствовать. Реакция на прямоугольный скачок напряжения показана на фиг. 2 . На фиг. 2 и в показано изйейекие напряжения на конденсаторах 9 и 10, на фиг. 2 г- вид реакции на скачок (фиг. 2 о( ), приложенный к входу режекторного звена. Кривые построены для случая, когда коэффициент передачи маситабного усилителя 5 равен 0,5. Частотные характеристики дискрет ного заградительного фильтра определяются коэффициентами передачи К масштабных усилителей 5 и 6. Передаточная функция Н (Z) режекторного звена 1 (2), имеет вид: где Z 1Т - период работы генератора 8J -w - круговая частота. Применяя метод билинейного Z-npeобразования, можно Н (Z) привести к передаточной функции Н (Р), записанной через комплексную переменную р i и) Н (р) 2 1 - к Т (О U) i ) . Из записанного видно, что режекторное звено эквивалентно дифференцирующей цепи с коэффициентом передачи по постоянному току Kj, и частотой среза uJo Г+ к Ы. 2/Т arctg Поскольку режекторное звено является дискретным фильтром и работает только с выборками из входного сигнала, то ее передаточная функция Н (.р) носит периодический характер и имеет нуль передачи не только на частоте /(D О, но и на частотах, кратных частоте коммутации VUI 2К1/Т. На этих же частотах будет иметь нули передачи и весь дискретный заградительный фильтр. Это существенно повышает его помехозащищенность. Лримерный вид амплитудно-частотной характеристики одного из режекторных звеньев изображен на фиг. 3. I Таким образом, выбирая коэффициент передачи масштабных усилителей 5, 6 и коэффициенты весового суммирования весового сумматора 7 можно задавать положение частот наибольшего затухания и форму АЧХ,дискретно го заградительного фильтра, при этом нет амштифудных искажений входного сигнала, и имеет место только преобразование составляющих спектра согласно заданньм характеристикам дискретного заградительного . ильтра.

ЛНЗ

I-MTT

Уil

ЙЙШ

ДИСКРЕТНЫЙ ЗАГРАДИТЕЛЬНЫЙ ФИЛЬТР, содержащий соединенные первое режекторное звено, состоящее из двух конденсаторов, первые выво-, ды которых объединены, и ключевого элемента, первый буферный усилитель, второе режекторное звено, вьшолненное аналогично первому, второй буферньй усилитель и весовой сумматор, первый вход которого является входом дискрет-ного заградительного фильтра, второй вход соединен с выходом первого буферного усшштеля, а третий вход - с выходом второгр буферного усилителя, а также генератор управляющих импульсов , выход которого соединен с входами управления ключевых элементов ЛЙ.-%-..ли.:---,-.;.. первого и второго режекторных звеньев , отличающийся тем, что, с целью повьшения точности фильтрации путем повышения помехозащищенности фильтра, в него введены первый и второй масштабные усилители, входы которых подключены к выходам первого и второго- буферных усилителей соответственно, а в каждое режекторное звено введен дополнительный ключевой элемент, при этом объединенные первые выводы конденсаторов являются входом режекторного звена, вторые выводы конденсаторов подключены к пеi реключающим контактам ключевого элемента и дополнительного ключевого (Л элемента соответственно, замыкающий и размыкающий контакты первого ключевого элемента объединены и являются первым выходом режекторного звена, а размыканн ий контакт допол- нительного ключевого элемента является вторым выходом режекторного звена, причем вторые выходы перво4ik го и второго режекторных звеньев СП 4: подключены к выходам первого и второго масштабных усилителей соответстЭ венно.