Следящий фильтр Советский патент 1982 года по МПК H03H7/20 

Изобретение относится к приборо строению и измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления. Известен следящий фильтр, содержащий входной и выходной формирователи, активный резонансный контур, фазовый детектор, фильтр нижних частот и регулирующий элемент til. Недостаток этого следящего фильт ра Заключается в невозможности авто матической перестройки его на первую гармонику частоты входного СИ1- нала при захвате второй гармоники частоты входного сигнала. близким к предлагаемому по технической сущности и достигаем му результату является следящий фильтр, содержащий последовательно соединенные входной формирователь импульсов, полосовой перестраиваемый фильтр и выходной (юрмирователь импульсов, при этом выходы входного и выходного формирователей импульСОВ соединены со входами фазового детектора, выход которого через фильтр нижних частот соединен с управляющим входом полосового перестраиваемого фильтра и выходом шунтирующего ключа, управляющий вход которого подключен к выходу временного дискриминатора, первый вход которого соединен с выходом выходного формирователя импульсов 2. Недостаток такого устройства заключается в том, что автоматическая перестройка его на первую гармонику частоты входного сигнала, при захвате второй гармоники частоты входного сигнала, возможна лишь при условии, что удвоенная нижняя полоса пропускания следящего фильтра больше или равна (Верхней полосе пропускания следящего фильтра, т.е. вторые гармоники входных частот следящего фильт ра должны быть обязательно больше верхней частоты полосы пропускания. Следовательно, недостатком известного следящего фильтра является узкий диапазон его работы. Цель изобретения - расширение раб чего диапазона частот следящего фильтра. Поставленная цель достигается тем что в следующем фильтре, содержащем последовательно соединенные выходной формирователь импульсов, полосовой перестраиваемый фильтр и выходной формирователь импульсов, при этом выходы входного и выходного формирователей импульсов соединены с входйми фазового детектора, выход которого через фильтр частот соединен с управляющим входом полЬсо вого перестраиваемого фильтра и выходом шунтирующего ключа, управляющий выход которого подключен к выходу временного дискриминатора первый вход которого соединен с выходом выходного формирователя импульсов, временной дискриминатор снабжен вторым входом, который соединен с выходом входного формирователя импульсов. При этом временной дискриминатор состоит из счетного триггера, вход которого является вторым входом временного дискриминатора, первого элемента совпадения, статического триггера и второго элемента совпадения, вь1ход которого является выходом временнрго дискриминатора, причем первы выход счетного триггера соединен с первым входом первого элемента со падения, второй выход счетного тригг ра соединен с вторым входом ст тического триггера, первый вход которого соединен с .выходом пер вого элемента совпадения, а выход статического триггера соединен с первым входом второго элемента совпадения, при этом Btoрые входы первого и второго элементов совпадения представляют собой первый вход временного дискримина тора. На фиг.1 представлена структурная схема следящего фильтра; на фиг.2 - диаграмма его работы./ Следящий фильтр содержит последова ткльно соединенные входной формирователь 1 прямоугольных импульсов, полосовой перестраиваемый фильтр 2 с управляемой резонансной частотой и выходной формирователь 3 прямоугольных импульсов, фазовый детекто ii ко входам которого подключены вы ходы формирователей 1 и 3 прямоугольных импульсов, причем выход фазового детектора j через фильтр 5 нижних частот соединен с управляющим входом полосового фильтра 2. Выход выходного формирователя 3 импульсов подключен к временному дискриминатору 6, к одному из входов которого подключен также выход входного формирователя 1 импульсов, а выход временного дискриминатора б через шунтирующий ключ 7 связан с управляющим входом полосового перестраиваемого фильтра 2. Временный дискриминатор 6 представляет собой цепь последовательно соединенных элементов: счетного триггера 8, вход которого связан с входным формирователем 1 импульсов, первого элемента 9 совпадения, второй вход которого подключен к выходному формирователю 3 импульсов, статического триггера 10, второй вход которого связан со, вторым выходом счетного триггера 8, и второго элемента 11 совпадения, второй вход которого подключен к выходу выходного формирователя 3 импульсов, а выход соеди,нен с управляющим входом шунтирующего ключа 7, подключенного к фильтру 5 нижних частот и к полосовому перестраиваемому фильтру 2. Следящий фильтр работает следующим образом. Входной формирователь 1 прямоугольных импульсов.формирует прямоугольные импульсы входной частоты, которые поступают на полоЬовой перестраиваемый фильтр 2 с управляемой резонансной частотой, на первый вход фазового детектора и на вход счетного триггера 8. С выходного формирователя 3 прямоуголь ных импульсов импульсы поступают на второй вход фазового детектора k, на первый вход элемента 11 совпадени, и на второй вход элемента 9 совпадения. На управляющий вход полосового фильтра 2 с фильтра 5 нижних частот подается напряжение, пропорциональное рассогласованию фазы выходно го сигнала от входного, выделенное фазовым детектором k, которое настраивает полосовой фильтр 2 на входную частоту. С первого выхода счетного триггера 8 импульсы длительностью, равной периоду входной частоты,поступают на первый вход элемента 9 совпадения , на второй вход которого поступают импульсы с выходного формирователя 3 импульсов. В момент прихода импульса с выходного формирователя 3 элемент 9 совпадения срабат1 1вает, и сигнал с его выхода поступает на первый вход статического триггера 10 Так как статический триггер 10 срабатывает по заднему фронту импульса т.е. в момент пропадания импульса с выхода выходного формирователя 3, то элемент 11 совпадения не срабатывает из-за отсутствия импульса на его первом входе. В следующий период входной частоты статический триггер 10 переключается в исходное положение При настройке следящего фильтра на вторую гармонику частоты входного сигнала, что имеет место при резком изменении входного частотного си1- нала, в момент включения, при кратковременном пропадании питания, с вы ходного формирователя 3 в течение периода входной частоты поступит два импульса. В момент окончания дей ствия первого импульса с выходного формирователя 3 срабатывает статический триггер 10, и сигнал с его выхода поступит на второй вход элемента 11 совпадения. В момен прихода второго импульса с выходного формировател Р1 3 на первый вход элемента 11 совпадения происходит ерабатывание элемента 11 совпадения, и сигнал с его выхода поступает на управляющий электрод шунтирующего ключа 7, который обнуляет сигнал на выходе фильтра 5 нижних частот,что приводит к перестройке полосового фильтра 2 с управляемой резонансной частотой к нижней границе рабочего диапазона следящего фильтра. После окончания действия сигнала с выхода элемента 11 совпадения напряжение на выходе фильтра 5 нижних частот начнет возрастать с постоянной времени фильтра 5 нижних частот от нуля до напряжения, соответствующего настрой ке полосового фильтра 2 на первую гармонику частоты входного сигнала. Поскольку обнуление сигнала на выходе фильтра 5 нижних частот происходи по переднему фронту сигнала с выхода элемента 11 совпадения, то длительность импульса с выхода элемента 11 совпадения не сказывается на эффекте перестройки. Введение в устройство счетного триггера, статического триггера и второго элемента совпадения обеспечивает, расширение диапазона работы следящего фильтра за счет того, что длительность импульса,которая зависит от входной частоты,формируется в счетном триггере и сравнивается с периодом частоты на выходе выходного формирователя прямоугольных импульсов. Формула изобретения 1.Следящий фильтр, содержащий последовательно соединенные входной формирователь импульсов, полосовой перестраиваемый фильтр и выходной формирователь импульсов, при этом выходы входного и выходнрго формиро-1 вателей импульсов соединены с входами фазового детектора, выход которого через фильтр нижних частот соединен с управляющим входом полосового перестраиваемого фильтра и выходом шунтирующего .ключа, управляющий вход которого подключен к выходу временного дискриминатора, первый вход которого соединен с выходом выходного формирователя импульсов, отличающийся тем, что,с целью расширения рабочего диапазона частот, временной дискриминатор снабжен вторым входом, который соединен с выходом входного формирователя импульсов. 2.Фильтр по п.1, от личающ и и с я тем, что временной дискриминатор состоит из счетного триггера, вход которого является вторым входом временного дискриминатора, первого элемента совпадения, статического триггера и второго элемента совпадения, выход которого является выхо-. дом временного дискриминатора, причем первый выход счетного триггера соединен с первым входом первого элемента совпадения, второй выход счетного триггера соединен с вторым входом статического триггера, первый вход которого соединен с выходом первого элемента совпадения, а выход статического триггера соединен с первым входом второго элемента совпадения, при этом вторые входы первого и второго элементов совпадения представляют собой первый вход временного дискриминатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Automatically tuned filter uses SC operational. Amplifiers, EDN/fEE, Fabruaru,, 1972. GOORDON DEBOO-..and ROGER c. HEDLUnO. 2.Авторское свидетельство СССР 720697, кл. Н 03 Н 7/20, 1977 (прототип).

Cpus.i

д

ПП

Г1

1л о