Сглаживающий фильтр Советский патент 1986 года по МПК H03H11/12 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для выделения постоянной составляющей из пульсирующего напряжения.

Цель изобретения - повьшение быстродействия в широком динамическом диапазоне и зп еньшении пульсаций на выходе сглаживающего фильтра.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предлагаемого сглаживающего фильтра.

Сглаживающий фильтр содержит первый 1 и второй 2 резисторы, первый 3 и второй 4 конденсаторы, усилитель 5, стабилитрон 6 и ограничитель 7 напряжения.

Усилитель 5 инвертирующий, ограничитель 7 напряжения неинвертирующий, напряжение ограничения / прямо пропорционально выходному напряжению

Сглаживакяций фильтр работает еле- дующим образом.

В установившемся режиме постоянное напряжение с входа поступает через резистор 1 на выход сглаживающего фи 1ьтра.

Переменная составляющая входного напряжения также поступает через ре- зистор 1 на выход сглаживающего фильтра. Однако пульсации, присутств.ующие на выходе сглаживающего фильтра, подаются через конденсатор 3 на вход усилителя 5, где они инвертир потся и усиливаются. Выходное переменное ifan ряжение усилителя 5 поступает иа ограничитель 7 напряжения. Напряжение ограничителя 7 напряжения выбирается для установившегося постоянного напряжения на выходе сглаживающего фильра такой величины, чтобы пульсации самой низкой частоты входного сигнал устройства проходили с выхода усилителя 5 черкез ограничитель 7 напряжения без ограничения. Напряжение с выхода ограничителя 7 напряжения поступает через конденсатор 4 на выход сглаживающего фильтра, подавляя возникшие там пульсации напряжения.

.

I

Таким образом, благодаря действию

сильной отрицательной обратной связи осуществляемой с выхода усилителя 5 через ограничитель напряжения и конденсатор 4, импеданс на выходе сглаживающего фильтра по переменному тоХ.ь

ку уменьшается и равен - . где

4

импеданс конденсатора 4, К суммарный коэффициент усиления усилителя 5 и ограничителя 7 напряжени

В результате этого пульсации на выходе сглаживающего фильтра уменьR1-K

шаются в раз,

сч

где R1 - сопротивление резистора I, Уровень ограничения напряжения

усилителя 5 выбирается больше максимального значения уровня ограничения ограничителя 7 напряжения, а напряжение стабилитрона 6 выбирается больше максимального значения уровня

ограничения ограничителя 7 напряжения но меньше уровня ограничения усилителя 5. Поэтому в установившемся режиме стабилитрон 6 на работу сглаживаемого фильтра не оказывает влияния.

При остутствии сигнала на входе

сглаживающего фильтра на его выходе сигнал также отсутствует. При этом уровень ограничения ограничителя 7 напряжения близок к нулю.

При подаче скачка напряжения на вход сглаживающего фильтра на его выходе напряжение начинает расти. Это изменение через конденсатор 3 подается на вход усилителя 5, усиливается и подается на вход ограничителя 7 напряжения. Поскольку уровень ограничения ограничителя 7 напряжения близок к нулю, то ограничитель 7 напряжения сразу переходит в режим ограничения. При этом отрицательная

обратная связь усилителя 5 через резистор 2 и через конденсаторы 3 и 4 разрывается и конденсатор 4 начннает ускоренно заряжаться с малой постоянной времени через резистор 1 и выходное сопротивление ограничителя 7 напряжения. При этом напряжение на выходе сглаживающего фильтра начинает ускоренно возрастать. Это изменение передается через конденсатор 3,

усиливается усилителем 5 и начинает ограничиваться стабилитроном 6. Усилитель 5 при этом в режим насыщения не входит, так как напряжение стабилизации стабилитрона 6 выбрано меньше напряжения ограничения усилителя 5. Поэтому напряжение на входе усилителя 5 примерно равно нулю и в переходном и в установившемся режиме. По этим причинам постоянная времени

заряда и разряда конденсатора 3 остается малой в любом режиме, равной произведению сопротивления резистора 1 и емкости конденсатора 3. Поэтому

конденсаторы 3 и 4 быстро заряжаются через резистор 1 до установившегося значения, т.е. до значения постоянной составляющей напряжения на входе сглаживающего Лильтра.

После того как напряжение на выходе устройства достигнет установившегося значения, ток через конденсатор 3 уменьшается, напряжение на входе и соответственно на выходе усилителя 5 уменьшается, стабилитрон 6 закрывается. Напряжение ограничения ограничителя 7 пропорционально выходному напряжению сглаживающего фильтра. Вследствие этого напряжение ограничения ограничителя 7 увеличивается и перестает ограничивать. При/ этом снова включается отрицательная обратная связь усилителя 5 через резистор 2 и конденсаторы 3 и 4, и для пульсаций напряжений на выходе сглаживающего фильтра импеданс конденсатора 4 значительно уменьшается, что обеспечивает малый уровень пульсаций на выходе сглаживающего фильтра

При уменьшении напряжения на входе сглаживающего фильтра характер процессов аналогичен. При 5 еньшении напряжения на входе сглаживающего фильтра уменьшается напряжение и на его выходе, поэтому уровень ограничения напряжения ограничителя 7 напряжения падает до тех пор, пока напряжение на выходе сглаживающего фильтра не достигнет установившегося значения. Это обеспечивает работу ограничителя 7 напряжения в переходном процессе в режиме ограничения, создавая ускоренный разряд конденсаторов

Составитель Ю.Медведев Редактор А. Сабо Техред О.Сопко Корректор М.Демчик

Ь722/57 Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и откр - тий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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

3 и 4. В остальном характер процесса аналогичен описанному.

Когда на вход сглаживающего фильтра подается малое напряжение, установившееся значение напряжения на его выходе также мало и ограничитель 7 напряжения ограничивает напряжение на нияком уровне. Если скачок напряжения на входе ус ройства увеличивается, увеличивается и уровень ограничения ограничителя 7 напряжения. Этим обеспечивается высокое быстродействие устройства в щироком динамическом диапазоне входных напряжений.

Формула изобретения

Сглаживающий фильтр, содержащий первый резистор, первый вьгоод кото-Q рого является входом, а второй - выходом сглаживающего фильтра, первый и второй конденсаторы, первые вьшоды которых подключены к второму выводу первого резистора, а вторые соедине5 ны между собой через второй резистор, причем второй вьшод первого конденсатора соединен с входом усилителя, отличающийс я тем, что, с целью повьшгения быстродействия в широком динамическом диапазоне и уменьшения пульсации на выходе, в него введены стабилитрон, включенный между входом и выходом усилителя, и ограничитель напряжения, вход которого подключен к выходу усилителя, управля5 ющий вход - к второму вьтоду первого резистора, а выход - к точке соединения второго резистора и второго конденсатора.

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повышение быстродействия в широком динамическом диапазоне и уменьшение пульсаций на выходе сглаживающего фильтра (СФ). В установившемся режиме постоянная и переменная составляющие входного напряжения через резистор 1 поступают на выход СФ. Пульсации, присутствующие на выходе СФ, через конденсатор (К) 3, усилитель 5, который осуществляет инвертирование, ограничитель напряжения (ОН) 7 и К 4 поступает на выход СФ, подавляя пульсации напряжения. Напряжение ограничения ОН 7 выбирается такой величины, чтобы пульсации самой низкой частоты входного сигнала проходили без ограничения. В установившемся режиме стабилитрон 6, включенный параллельно усилителю 5, на работу СФ ВЛИЯЮ1Я не окаэьтает, так как его напряжение выбирается больше макс. уровня ограничения ОН 7, но меньше уровня ограничения усилителя 5. При подаче скачка напряжеиия ОН 7 сразу переходит в режим ограничения, отрицательная обратная связь разрывается и К 4 начннает заряжаться через резистор 1 и выходное сопротивление ОН 7. Напряжение на выходе СФ растет и, проходя через К 3 и усилитель 5, ограничивается стабилитроном 6. К 3 и 4 быстро заряжаются до установившегося режима, стабилитрон 6 закрывается, ОН 7 перестает ограничивать, и включается отрицательная обратная связь усилителя 5 через резистор 7. и К 3,.4. 1 ил. ю 1C 00 OS 1