Синхронный заградительный фильтр Советский патент 1982 года по МПК H03H11/12 

(54; СИНХРОННЫЙ ЗАГРАДИТЕЛЬНЫЙ ФИЛЬТР

.Изобретение относится к радио- . технике .и может быть использовано при подавлении гармонических помех.

Известен синхронный заградительньай режекторный фильтр, содержащий резистор и группу коммутируемых конденсатов Г1.

Однако коэффициент подавления на частотах режекции указанного фильтра невелик и уменьшается для высоких гармоник помехи.

Известен также синхронный заградительный фильтр,содержащий входной инвертирующий операционный усилитель, дополнительный инвертирующий операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к точке сое динения резистора и блока коммутируемых конденсаторов, а выход - к неинвертирующему входу входного инвертирующего операционного, усилителя С2.

Известный фильтр обеспечивает На частотах режекции для высших гармоник помехи достаточно высокий коэффициент подавления за счет действия частотоизбирательной обратной связи и свойства операционного усилителя эффективно подавлять синфазную помеху. Однако этот фильтр имеет узкий динамический диапазон для полезного

сигнала, лежащего в полосе пропускания фильтра. Это объясняется тем, что, с целью увеличения глубины подавления, необходимо увеличить коэффициент усиления К-J операционного усилителя, подключенного к блоку коммутируемых конденсаторов,,что ведетк уменьшению динамического диапазона всего устройства.

10

Кроме того, с ростом величины Kj,, снижается эквивалентная добротность фильтра, т.е. полоса режекции расширяется. Это является следствием

15 выравнивгиощего действия Ътрицательной обратной связи на амплитудночастотную характеристику устройства. Полоса режекции может быть сужена только путем увеличения постоянной

20 времени пропорционально увеличению. ..jj.«Поскольку о&лчно К1 велико, что определяется высокими требованиями к подавлению помехи, то требуется существенное увеличение емкости конденсаторов фильтра вплоть до применения электролитических конденсатороЬ. При siTOM не только увеличиваются габариты и стоимость устройст ва, но и ухудшаются ёпо ха1 ак30теристикн вследствие низкой стабильности параметров электролитических конденсаторов. Цель изобретения - расширение ди нами еского -диапазона устройства. Поставленная цель достигается тем, что в синхронном заградительном фильтре другие выводы резистора иблока коммутируемых конденсаторов подключены к выходам входного инвертирующего операционного усилителя и дополнительного инвертирующего усилителя соответственно, при этом неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя подключен к общей шине. На чертеже изображена структур нал схема предлагаемого устройства. Синхронный заградительный фильтр содержит входной инвертирующий операционный усилитель 1, резистор 2, блок 3 коммутируемых конденсаторов и дополнительный инвертирующий операционный, усилитель 4. Устройство работает следующим об разом. На инвертирующий вход входного операционного усилителя 1 подается входное напряжение, содержащее полезный сигнал и помеху. Это напряжение усиливается усилителем 1 в К раз и через резистор 2 поступает на инвертирующий вход операционного ус лителя 4, имеющего коэффициент усиления К. Если на выходе усилителя присутствует помеха с частотой, рав ной или кратной частоте коммутации то коммутируемые конденсаторы начнут заряжаться напряжением помехи (усиленным усилителем 4 .Через нескол ко периодов коммутации на конденсаторах выделится напряжение помехи, усиленное в Kj раз. В каждый моме времени на выходе усилителя 4 действует напряжение, накопленное на конденсаторе, подключенном в данный момент к выходу усилителя 4, т.е. на выходе усилителя 4 действует то же напряжение, что и на конденсато рах, т.е. усиленное в Kj раз напря жение помехи, выделенное из, выходного сигнала усилителя 1. сТО напряжение подается на неинвертирующий вход усилителя 1, т.е. замыкается петля обратной связи, охватывающая усилитель 1. Поскольку сиг нал с выхода усилителя 1 подается н его неинвертирующий вход через инвертирЬгТОщИй усилитель 4, то обратна связь оказывается отрицательной. На личие частотозависимой обратной св зи ведет к подавлению помех на выходе устройства. Коэффициент подавления пропорционален петлевому коэффициенту усиления, равному произведению К К j. Напрдженпе полезного сигнала, частотакоторого не совпадает с ча стотой коммутации или ей кратной. в блоке 3 на конденсаторах не выделяется, а передается на выход с коэффициентом передачи К;, . Следовательно, динамический диапазон устройства зависит только от коэффициента усиления усилителя 1 и может быть сделан максимально большим путем выбора К, р авного единице. При этом коэффициент подавления устройства определится петлевым коэффициентом усиления, равным К К2. Выбирая К максимально большим, получим высокий коэффициент подавления помехи при широком динамическом диапазоне устройства. Кроме того, включенный по предлагаемой схеме усилитель 4 обеспечивает умножение постоянной времени синхронно-коммутируемого RC-фильтра в Kg раз. Механизм умножения аналогичен тому, который имеет место в активном интеграторе с емкостью в цепи обратной связи операционного усилителя. При петлевом коэффициенте, равном К Kg, должно происходить расширение полосы заграждения в К 2. раз. Однако из-за одновременного увеличения постоянной времени синхроннокоммутируемого RС-фильтра в К раз этого не происходит. В предлагаемом устройстве полоса заграждения не зависит от коэффициента подавления помехи и определяется только элементами R и С синхронно-коммутиру емого фильтра. При одинаковой с из.вестным устрой9ТВОМ глубине подавления помехи предлагаемое имеет существенно больший динамический диапазон. Так, при глубине подавления помехи 60 дБ, динамический диапазон предлагаемого устройства превышает динамический диапазон известного на 30 дБ. Столь значительный выигрьип позволяет применить предлагаемое устройство для обработки сигналов, имеющих высокий пик-фактор, например, при измерении характеристик атг сферных помех, имеющих значительную импульсную составляющую, а также в других областях радиотехники. Форрлула изобретения Синхронный заградительный фильтр, содержащий входной инвертирующий операционный усилитель, дополнительный инвертирующий операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к точке соединения резистора и блока коммутируемых конденсаторов , а выход - к неинвертирующему входу входного инвертирующего операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, другие выводы резистора и блока коммутируемых конденсаторов подключены к выходам входного инвертирующего операционного усилителя и дополнительного инвертирующего усилителя соответственно, при этом неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя подключен к общей шине.

Источники инфори|ации, принятые во внимание при экспертизе

2

Выуод