Дискретный фильтр Советский патент 1982 года по МПК H03H17/04 

(5) ДИСКРЕТНЫЙ ФИЛЬТР.

/1.

Изобретение относится к радиотехг нике и может быть использовано в аналоговых и цифровых устройствах для фильт;рации входных сигналов.

Известен цифровой фильтр содержа щий счетчик, выходы которого соединены с дешифраторами, управляемый ключ, управляющий вход которого через схему управления, состоящую из триггеров, схемы И, схемы ИЛИ и линий за- to держки с выходами дешифраторов СОНедостатком такого фильтра является ограниченный диапазон частот, . обусловленный наличием в схеме линии ,5 задержки, которая не осуществляет автоматической перестройки фильтра при изменении граничных частот полосы пропускания, так как при изменении полосы пропускания необходимо 20 менять параметры элементов линии задержки. Кроме того, наличие в схеме дешифраторов, вклочающих разрядные ключи, число которых соответствует

разряду счетчика, усложняет конструкцию фильтра.

Наиболее близкие к предлагаемому является фильтр, содержащий дифференцирующую цепочку, формирователь стробимпульсов и фильтрующее устройство. Формирователь строб-импульсов а таком фильтре выполнен на сдвоенном одностабильном мультивибраторе, а фильтрующим устройством даляется трехвходовый вентиль НЕ-И 12}.

Недостатками известногофильтра являются низкая помехоустойчивость, т.е. фильтр наряду с основной полосой пропускаяия имеет боковые полосы, а также нестабильность полосы пропускания. Это вызвано тем, что фильтр построен на 3JteM6HTax, у которых размещаются способности и длительность выходных импульсов зависит от частоты входного сигнала.

Цель изобретения - повышение поме хоустойчивости. 3. 3 Поставленная цель достигается тем, что в дискретный фильтр, содержащий формирюватель строб-импульсов, первый вход которого является синхронизирующим входом фильтра, первый дифференцирующий элемент, вход которого является входом фильтра и первый фильтрую щий блок, выход которого является выходом фильтра, введены два формирователя прямоугольных импульсов, два триггера, второй фильтрующий блок, второй дифференцирующий элемент, причем выход первого дифференцирующего элемента подключен ко входам первюго и второго формирователя прямоугольных импульсов, выход первого фррмирбвателя прямоугольных импульсов соединен с первыми входами первого и sropgiro триггеров, выход второго формирователя прямоугольных импульсов соединен с первыми входами первого и второго фильтруюших блоков инверсный выход первого триггера подключен ко вторым входам первого и второго фильт рующих блоков и второму входу формиро вателя строб-импульсов, третий влод которого объединен с третьим входом второго фильтрующего блока и подклю чен к инверсному выходу второго триггера, второй вход которого соединён с первым выходом формирователя строб-импульсов, второй выход которого соединён со вторым входом первого триггера, прямой выход которого подклочен ко входу второго дифференцирующего элемента, выход которого соединен с четвертым входом второго фильтрующего блокаj первый выход которого подключен к третьему входу первого фильтрующего блока, четвертый вход которого соединен со вторым выхо дом второго фильтрующего блока. I Причем первый фильтрующий содержит три элемента И и конденсатор, выход которого подключен к nepauiny входу первого элемента И, второй вхОд которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого лодктяочен к выходу третьего элемента И, первый и второй входы которогр являют ся соответственно первым и вторым входами первого фильтрующегося бясжа, а второй вход второго элемента И и конденсатора являются соответственно третьим и четвертым входами первого фильтрукзщего блока, выход первого элемента И является выходом первого фильтрующего блока. 6 Кроме того, второй фильтрующий блок содержит элемент И-НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, триггер и дифференцирующий элемент, выход которого соединен с первыми входами триггера и элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ, первый и второй вход которого является соответственно первым и третьим входами второго фильтрующего блока, выход элемента ИЛИ-НЕ подключен ко второму входу триггера, прямой и инверсный выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами второго фильтрующего блока, а вход дифференциирующего элемента и третий вход элемента ИЛИ-НЕ являются соответственно вторым и четвертым входами второго фильтрующего блока. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого дискретного фильтра; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняю щие работу фильтра. Дискретный фильтр содержит дифференцирующий элемент 1, формирователи 2 и 3 последовательностей прямоугольных импульсов, сдвинутых на полпериода, формирователь 4 строб-импульСОВ и два триггера 5 и 6, первый и вtopoй фильтрующие блоки 7 и 8, элементы И 9-11. элемент И-НЕ 12, элемент ИЛИ-НЕ 13 триггер k, конденсатор 15 дифференцирующий элемент 16, второй дифференцирующий элемент 17Фильтр работает следующим обра- зом. На вход фильтра поступает последовательность прямоугольных импульсов. С помощью элемента 1 выделяют передний и задний фронты, которыми запускают формирователи 2 и 3- На выходе формирователей 2 и 3 получают две последовательности импульсов: синхронизирующая (F(t)) и опроса () J сдвинутых на полпериода, частота следования которых равна частоте входного сигнала. Последовательность 1 (.tj подается на входы триггеров 5 и ,6 для получения отроб-импульсов, синхронным с входным импульсом Триггеры 5 и 6 формируют стробирующие напряжения соответственно нижних и верхних частот. Формируемые три1- герами 5 и 6 напряжения управляют формирователем строб-импульсов. Начало формирования обоих строб-импульсов совпадает с оментом появления первого импульса синхронизирующей последовательности F (tj,а конец формирования совпадает с импульсом, появляющимся на соответствующем выходе формирователя строб-импульсов. Выходные импульсы формирователя k и сбрасы5 вают триггеры 5 и 6 и закрывают его. В закрытом состоянии формирователь k строб-импульсов находится до прихода следующего импульса синхронизирующей последовательности F(t). Строб- О импульсы (фиг. 2q) нижних и верхних 4acfoT (фиг. 2 определяют полосу пропускания фильтра, причем стробимпульсы нижних частот определяют нижнюю границу среза фильтра, а строб- 15 импульсы верхних частот - верхнюю границу среза фильтра. Избирательность фильтра в заданной полосе частот осуществляется благодаря тому, что синхронизирующие импульсы F(t) 20 формирователя строб-импульсов и импульсы опроса ) сдвинуты относительно друг друга на полпериода. В результате импульсы опроса, лежащие в полосе пропускания фильтра, совпадаютгз по времени действия со строб-импульсами нижних частот (фиг. 20,) и не совпадают со строб-импульсами верхних частот (фиг. 2f,). Строб-импульсы нижних частот поступают на элемент зо И 9 и на триггер1А через элемент Тб, а строб-импульсы верхних частот на элемент И-НЕ 12. На вторые входы элементов 9 и 12 поступает последовательность опроса F,(t).35 В исходном состоянии элемент 11 блока 7 всегда открыт,а элемент И 10 блока 7 закрыт. Как только на вход фильтра поступает сигнал, то формируются строб-импульсы нижних и верхних 40 частот. Передний фронт строб-импульсов нижних частот опрокидывает триггер 14, в результате чего на второй вход элемента 10 выделяется разрешающее напряжение, и элемент И 10 откры- з iвается. Это напряжение не проходит на элемент П, так как запрещающий . ;вход элемента 11 закрыт конденсатором 15. Импульсная последовательность ) опрашивает элементы И 9 и И. НЕ 12. Если входной сигнал лежит в полосе пропускания фильтра, то он совпадает со стробом нижних частот и не совпадает со стробом верхних частот (фиг. 20,(Г,).55 В результате, если сигнал в полосе пропускания фильтра, на выходе элемента 9 появляется импульсная последовательность, которая поступает на 66 элемент И 10, так этот элемент 10 открыт, последовательность импyльcolv проходит на элемент 11 и далее на выход фильтра. Сигнал на выходе элемента 12 отсутствует. Если входной сигнал лежит за полосой пропускания, то импульсная последовательность опроса ) или совпадает со строб-импульсами нижних и верхних частот или е совпадает с ними. Первый случай характерен для частот, лежащих выше верхней частоты среза фильтра. Второй случай характерен для частот, лежащих ниже нижней частоты среза фильтра, Во втором случае, так как последовательность бпроса не совпадает со строб-импульсами ни верхних, ни нижних частот, сигнал на выходе фильтра отсутствует. Если импульсная последовательность F4.Ct) совпадает со строб-импульс а ми верхних и нижних частот, то на выходе элемента И 9 появляется сигнал, так как последовательность импульсов опроса совпадает со стробом нижних частот. Вместе с этим, так как последовательность импульсов опроса совпадает и со стробом верхних частот, на инверсном выходе элемента 12 появля тся последовательность отрицательных импульсов, передний фронт которых сбрасывает триггер 14, опрокинутый ранее передним фронтом строб-импульсов нижних частот (фиг. 27,). В результате элемент И 10 блока 7 закрывается, запрещая прохождение последовательности импульсов опроса Fi(t) на выход фильтра. Однако при опросе фильтрующейся последовательности импульсов F,2(t), частота следования которых лежит за полосой пропускания фильтра, вследствие разной длительности стробов нижних частот и верхних частот, возможны случаи, когда пульсы на выходе элемента И-НЕ 12 появляются реже, чем импульсы на выходе элемента И 9- Это приводит к тому, что на выходе элемента И 10 появляются паразитные импульсы. Паразитные « пульсы элемента И 10 опрашивают элемент 11, который не пропускает паразитные импульсы, так как в это время он закрывается отрицательными импульсами, поступающими с инверсного выхода триггера 14 (фиг. 2к). Таким образом, блок 7 закрывается либо элементом И 10, либо элементом 11 (фиг. 2u.,k.).

При этом отрицательные запирающие импульсы на элемент 11 подаются через конденсатор 15- Если конденсатор 15 убрать выход фильтра будет всегда закрыт.

1ри работе фильтра возможно совпадение переднего фронта строб-импульсов нижних частот и импульсов сброса триггера, что приводит к появлению импульсов на обоих входах триггера . Это приводит к неустойчивой работе триггера I. Для устойчивой работы триггера управления независимо от частоты входного сигнала и для обеспечения анализа входного сигнала по всей длительности строба нижних час тот, трехвходовой элемент ИЛИ-НЕ 13 введен в режим исключения сбрасывающих импульсов триггера при совпадении их с передним и задним фронтами строб-импуль сов нижних частот.

На выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 появляется единичный урювень импульсов, сбрасывающих триггер только в том случае, когда на всех трех входах нулевой уровень, во всех остальных случаях на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13нулевой уровень. На первый вход элемента ИЛИ-НЕ 13 поступает последовательность отрицательных импульсов с инвертирующего выхода элемента 12. На второй вход элемента ИЛИ-НЕ 13 через дифференцирующий элемент посту пает передний фронт строб-импульса нижних частот, на третий вход - задНИИ фронт этого импульса тоже через дифференцирующий элемент.

В исходном состоянии, когда входной сигнал в полосе пропусканий фильт ра, на выходе элемента И-НЕ 12 единич ныи уровень, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 нулевой уровень. Если часто та входного сигнала выше верхней частоты среза фильтра, то состояние элемента И-НЕ 12 меняется, и на его выходе появляется последовательность импульсов (нулевой уровень), которая поступает на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 13 и, в случае отсутствия на двух других входах положительных импульсов (нулевой уровень) инвертируется и проходит на выход. Импульсы поступают на сброс триггера k и сбра сывают его. В случаях, когда на третий вход элемента ИЛИ-НЕ 13 действует отрицательный импульс, а на один из оставшихся входов положительный импульс, совпадающий с передним или задним

фронтом нижних частот, что соответствует единичному уровню на этом входе, элемент ИШ-НЕ 13 не открывается и сброса триггера не происходит. Таким образом, исключаются сбои в работе триггера I и обеспечивается работа фильтра в заданной полосе пропускания.

Таким образом, введение двух ф.ильтрующих блоков, первый из которых содержит последовательно соединенные три элемента И, а второй - последовательно соединенные элементы И-ИЕ, ИЛИ-НЕ и триггер и введение двух формирователей прямоугольных импульсов и двух триггеров обеспечивает формирование строб-импульсов, синхронных с входным сигналом и анализ входного сигнала по всей длительности строба, что позволяет пропускать на выход фильтра только сигналы, лежащие в полосе пропускания и запрещать появление на выходе паразитных сигналов, вследствие чего повышается помехозащищенность фильтра.

Фррмула изобретения

«V

N

Ъ