Многоканальный синхронный фильтр

 

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СИНХРОННЫЙ ФШ1ЬТР, содержащий, п объединенных по входу параллельных каналов кгикдай из которых выполнен в виде Г-образного звена, в продольном плече которого включен резистор, а в каждое из параллельно соединенных поперечных плеч включены последовательно соединенные конденсатор и ключ, причем вторые.выводы ключей всех каналов соединены с общей шиной, выходной фильтр нижних частот, генератор тактовых импульсов и п.делителей частоты , отличающийся тем, что, с целью получения одинаковых коэффициентов передачи на всех частотах , кратных частоте настройки, введен п-входовый сумматор,выполнен-ный на операционном усилителе с цепью резистивной отрицательной обратной связи, каждый из п входов которого подключен к выходу соответствующего канала, а выход п-входового сумматора соединен с входом выходного фильтра нижних частот, и п триггеров , при этом входы делителей частоты объединены и подключены к выхо-5Э ду генератора-тактовых импульсов, i а выход каждого делителя частоты под-ГЛ ключен к счетному входу соответствую-- ш щего триггера, прямые и инверсные выходы которого соединены с входами « управления ключей одноименного кана- S ла.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ООЦ Л

PECflVS JlHH ц5В Н 03 Н 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ убое .е « ръи у «g3

1 вКЬМ и О тЕ (21) 3542008/18-09 (22) 21.01.83 (46) 15.05.84 Вюл. 9 18 (72) И.В.Кабашкин (71) Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола (53) 621. 372.544. 2 (088.8) (56) 1. Морозов В. узкополосный синхронный фильтр. †. "Радио", 1972, 9 11, стр. 53-54, рис.8.

2. Патент Великобритании Р 1534319, кл. Н 03 Н 7/12, 1978 (прототип). (54 ) (57) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СИНХРОННЫЙ

ФИЛЬТР, содержащий. п объединенных по входу параллельных каналов, каждый из которых выполнен в виде Г-образного звена, в продольном плече которого включен резистор, а в каждое из параллельно соединенных поперечных плеч включены последовательно соединенные конденсатор и ключ, причем вторые. выводы ключей всех кана„.ВО„„10927 A лов соединены с общей шиной, выходной фильтр нижних частот, генератор тактовых импульсов и и делителей частоты, отличающийся тем, что, с целью получения одинаковых коэффициентов передачи на всех частотах, кратных частоте настройки, введен и-входовый сумматор, выполнен-. ный на операционном усилителе с цепью реэистивной отрицательной обратной связи, каждый из и входов которого подключен к выходу соответствукщего канала, а выход и-входового сумматора соединен с входом выходного фильтра нижних частот, и и триггеров, при этом входы делителей частоты объединены и подключены к выхо- щ

Я ду генератора тактовых импульсов, а выход каждого делителя частоты под ключен к счетному входу соответствующего триггера, прямые и инверсные выходы которого соединены с входами управления ключей одноименного кана- Я ла.

1092707

30

S0

60

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах частотной селекции электрических сигналов.

Известен многоканальный синхронный фильтр, содержащий резистор и параллельные ветви, состоящие иэ последовательно соединенных конденсаторов и ключей, генератор тактовых импульсов и кольцевой счетчик 11 .

Наиболее близким к изобретению является многоканальный синхронный фильтр, содержащий и объединенных по входу параллельных каналов, каждый из которых выполнен в виде Г-образного звена, в продольном плече которого включен резистор, а в каж- .

1дое из параллельно соединенных поперечных плеч включены последовательно соединенные конденсатор и ключ, причем вторые выводы клЮчей всех каналов соединены с общей шиной, выходной фильтр нижних частот, генератор тактовых импульсов и и делителей частоты (.23.

Однако известные многоканальные синхронные фильтры имеют неодинаковый коэффициент передачи на частотах, кратных частоте настройки, что ограничивает область их использования.

Цель изобретения — получение одинаковых коэффициентов передачи на всех частотах, кратных частоте настройки.

Для достижения цели в многоканальный синхронный фильтр, содержащий и объединенных по входу параллельных каналов, каждый из которых выполнен в виде Г-образного звена, в продольном плече которого включен резистор, а н каждое из параллельно соединенных поперечных плеч включены последовательно соединенные конденсатор и ключ, причем вторые выводы ключей всех каналов соединены с общей шиной, выходной фильтр нижних частот, генератор тактовых импульсов и и делителей частоты, введен и-входовый сумматор, выполненный на операционном усилителе с цепью резистивной отрицательной обратной связи, каждый из и входов которого подключен к выходу соответствующего канала, а выход и-входового сумматора соединен с входом выходного фильтра нижних частот, и и триггеров, при этом входы делителей частоты объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, а выход каждого . делителя частоты подключен к счетному входу соответствующего триггера, прямые и инверсные выходы которого соединены с входами управления ключей одноименного канала.

На фиг. 1 приведена электрическая функциональная схема предложенного многоканального синхронного фильтра; на фиг. 2 — амплитудно-частотные характеристики (для пятиканальной системы, т.е. и=5 1, поясняющие принцип его работы.

Многоканальный синхронный фильтр содержит и параллельных каналов, каждый их которых состоит из резистора

1, конденсаторов 2 и 3, ключей 4 и

5, и-входовый сумматор, выполненный на операционном усилителе (ОУ/ 6 с цепью резистивной отрицательной обратной связи, образованной резистором 7, переменные резисторы 8, выходной фильтр нижних частот (ФНЧ 1 9, генератор 10 тактовой частоты, и деуытелей 11 частоты, и триггеров 12.

Многоканальный синхронный фильтр работает следующим образом.

Работа всех известных многоканальных синхронных фильтров основана на свойстве простейшей интегрирующей цепи, состоящей из резистора и группы конденсаторов, коммутируемых поочередно с некоторой частотой fp .Вид частотной характеристики такой системы относит рассмотренный многоканальный синхронный фильтр к разряду гребенчатых, при этом относительный коэффициент передачи на частотах, кратный, определяется известным выражением где К вЂ” амплитуда k-той гармоники; (1c l

m — число коммутируемых конденсаторов; номер гармоники частоты f.

Юр — частота коммутации.

На частотах, кратных щ, коэффициент передачи многоканальйого синхронного фильтра равен нулю. Анализ выражения (11 и амплитудно-частотной характеристики (АХЧ 1 известных синхронных фильтров свидетельствуЬт о значительном различии коэффициентов передачи синхронного фильтра на частотах, кратных . Между тем, часто необходимо иметь синхронный фильтр, обладающий одинаковыми коэффициентами передачи на кратных f частотах, например при реализации различного рода спектроанализаторов, применяемых, в частности, при диагностике электрических машин и. вибродиагностике. Укаэаннуюамплитудно-частотную характеристику для кратных частот

1р, 2<о и т.д. можно получить с помощью предлагаемого многоканального синхронного фильтра, который содержит и параллельно включенных синхронных фильтров, каждый из которых содержит два конденсатора 2 и 3, коммутацией которых через ключи 4 и 5 управляет триггер 12. При подаче на счетный вход С триггера 12 с генера1092707 тора 10 тактовых импульсон частотой

2Е амплитудно-частотная характеристика первого канала имеет вид диаграммы К„ (фиг.гl. Укаэанный фильтр имеет цикл на частотах fî ЗЕ, 5Еа и т.д. при этом в соответствии с фор- 5 мулой (11 К"=0,405, К =0,045, К =

0,16 и т.д.

Одновременно импульсы с частотой

2ЕО с выхода генератора 10 поступают на делители 11 частоты остальных 10 каналов. Делитель 11 i-ro канала имеет коэффициент деления D; =i (i=1...n). (так как для первого канала Р;=1, то делитель 11 может отсутствовать ).

Это приводит к тому, что коммутация 15 конденсаторов 2 и 3 i-ro канала проходит в i раз реже и при этом первый пик амплитудно-частотной характеристики последовательно смещается на величину fo от канала к каналу и для 2О

i-го канала находится на частоте if0 .

Соответственно второй пик амплитудно-частотной характеристики находится для i-ro канала на частоте 3 if, третий пик — 5if и т.д. При этом ко-g5 эффициент передачи независимо от номера канала по-прежнему ранен в сортветствии с формулой (1 ) К =0,405

К =0,045; К =0,016. Остальные коэффициенты передачи можно не учитывать ввиду их пренебрежимо малой для практики величины.

Осуществляя сложение сигналов с выходов всех каналов на операционном усилителе 6, получаем результирующую Зс

АХЧ всех каналов (К > на фиг. 2 ). На каждой из кратных Е частотах до включительно суммарная характеристика складывается либо только из коэффици.нта передачи К " канала, либо из К( одного из коэффициентов передачи

К или К®.Коэффициент передачи операционного усилителя 6 по .-му каналу равен

V,- =-Р (g !

1 где V — коэффициент передачи по

i-му каналу;

R — сопротивление резистора 7;

R — сопротивление переменного

8i резистора 8 .

При установке всех переменных резисторов 8 (i 1...n) в одинаковое положение, т.е. при Vz =Ч =V> = ...V, существуют три возможных варианта коэффициента передачи по каждой из

L гармоник foi 2Е„ ... mfa

K =К(" +В =О к 45;

К" =К " +К< 0, 4 21.

Откуда видно, что максимальная неравномерность (для перного и второго вариантов 1 »е превышает 104.

Подбирая соответствующим переменным резистором 8 коэффициенты передачи по различным каналам, можно достичь .одинаковых коэффициентов перегачи на каждой из кратных Е частотах.

С помощью выходного фильтра нижних частот 9 с частотой среза, равной nf, формируется результирующая амплитудно-частотная характеристика многоканального синхронного фильтра (фиг. 2, диаграмма К ф).

Техническим преимуществом предлагаемого многоканального синхронного фильтра является одинаковый коэффициент передачи на всех частотах, кратных основной гармонике, а также отсутствие нулевых коэффициентов передачи на этих частотах, что значительно расширяет область его использования. Достоинством многоканального синхронного фильтра является идентичность канал@в, что облегчает наращивание фильтра и улучшает его ремонтопригодность.

1092707

1092707

0 Ур Гб 8Еу 4 б + o < o 7Уо ВХо УУо 104 1 о /Ьо бил.2

Составитель A.Ìåíüøèêoâà

Редактор Т.Парфенова ТехредИ.Асталош

Корректор В.Бутяга

Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 3275/43 Тираж 862

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5