Псевдолинейный фильтр Советский патент 1974 года по МПК G05B5/01 H03H7/02 

1

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано для коррекции систем автоматического регулирования.

Известны псевдолинейные фильтры низких частот, содержащие инерционное и дифференцирующее звенья, входы которых соединены со входом фильтра, блок с зоной нечувствительности, усилитель и два выпрямителя.

Однако при наличии на входе постоянной или медленно изменяющейся составляющей ухудшаются фильтрующие свойства таких устройств, а на выходе появляются высшие гармоники.

Цель изобретения - увеличить точность и стабилизировать частотные характеристики в несимметричных периодических режимах.

Это достигается тем, что в фильтр введены два дифференциатора, а выходы инерционного и дифференцирующего звеньев соединены со входом усилителя, в цепь обратной связи которого включены последовательно соединенные первый дифференциатор и блок с зоной нечувствительности, ко входам опорного напряжения которого подсоединены выпрямители, связанные через второй дифференциатор с выходом инерционного звена, а выходы усилителя и дифференцирующего звена и вход устройства подсоединены ко входам сумматора.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

К входу устройства подключено инерционное звено 1 с передаточной функцией

W, (р)i

7-,р+Г,р+1

И дифференцирующее звено 2 с передаточной функцией

kdP

w.(p)Ttp+T. + l

выходы которых через резисторы 3 и 4 подсоединены ко входу операционного усилителя 5, охваченного двумя цепями обратных связей. Линейная цепь обратной связи состоит из резистора 6 и обеспечивает работу усилителя в режиме суммирования и инвертирования. Нелинейная цепь обратной связи состоит из последовательно включенных дифференциатора 7 и блока с зоной нечувствительности, вы полненного на резисторах 8-11 и диодах 12- 15. Источниками опорных напряжений блока с зоной нечувствительности являются два однополупроводниковых выпрямителя, выполненных на резисторах 16, 17 и диодах 18, 19 и связанных через второй дифференциатор 20 с выходом инерционного звена 1. Выходы усилителя 5, дифференцирующего звена 2 и вход

устройства подсоединены к входам сумматора 21.

В симметричных периодических режимах устройство работает следующим образом.

На низких частотах при со соо -;-

УК,

пелинейный канал обратной связи усилителя 5 заперт, поскольку при одинаковых параметрах дифференциаторов 7 и 20 и заданном виде передаточных функций звеньев 1 и 2 сигнал Х4, поступающий на вход блока с зоной нечувствительности, по амплитуде меньще опорного сигнала Хз, а по фазе сдвинут на 180° за счет инвертирующих свойств усилителя 5. В этом случае усилитель 5 работает в линейном режиме.

На высоких частотах при (о мо фаза сигнала г/1 с выхода усилителя (5) сдвигается на 180°, и сигнал х оказывается в фазе с опорным сигналом Хз, вследствие чего зона нечувствительности в любой момент времени равна нулю, и канал нелинейной обратной связи полностью открыт. При этом усилитель 5 охватывается глубокой отрицательной обратной связью, и его коэффициент передачи резко уменьщается, что и определяет подавление сигналов высоких частот. Для нормального функционирования устройства на частотах со шо необходимо, чтобы постоянные времени дифференциаторов 7 и 20 были достаточно

большими Тд -

Дальнейщее подавление сигналов высоких частот обеспечивается за счет суммирования в сумматоре 21 сигнала у и Сигнала Кх, где К - коэффициент передачи усилителя при ю cuQ. При этом на высоких частотах {(О соо) происходит компенсация составляющей сигнала х- на выходе устройства.

Для уменьшения отрнцйтельного сдвига фазы при 0) «о на вход сумматора 21 подается с определенным коэффициентом входной сигнал X.

В несимметричных периодических режимах дифференциаторы 7 и 20 не пропускают постоянную составляющую в цепь нелинейного канала обратной связи, обеспечивая в ней тем самым симметричный периодический режим. Частотные характеристики фильтра и форма выходного сигнала при этом не изменяются.

Предмет изобретения

1. Псевдолинейный фильтр, содержащий инерционное и дифференцирующее звенья, входы которых соединены со входом фильтра, блок с зоной нечувствительности, усилитель и два выпрямителя, отличающийся тем,

что, с целью увеличения точности и стабилизации частотных характеристик в несимметричных периодических режимах, фильтр содержит два дифференциатора, а выходы инерционного и дифференцирующего звеньев соединены со входом усилителя, в цепь обратной связи которого включены последовательно соединенные первый дифференциатор и блок с зоной нечувствительности, ко входам опорного напряжения которого подсоединены выпрямители, связанные через второй дифференциатор с выходом инерционного звена.

2.Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что он содержит сумматор, вход которого соединен с выходами усилителя и дифференцирующего звена.

3.Фильтр по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью уменьщения отрицательного

сдвига фазы сигналов высоких частот, вход устройства подсоединен ко входу сумматора.

Т/2 1 1

в Ж