Синхронный фильтр
Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - уменьшение шумов коммутации. Синхронный фильтр содержит интегрирующую цепь 1, усилитель 2, ключи 4 - 7, инвертор 10, распределитель 11 импульсов и N параллельных цепей, каждая из которых состоит из конденсатора 8 и ключа 9. Цель достигается введением инвертирующего усилителя 3, с помощью которого на конденсаторе интегрирующей цепи 1 восстанавливается инвертированное значение заряда, накопленного в предыдущем периоде, что позволяет спектральным линиям шума оказаться вне полосы пропускания фильтра. 3 ил.
СОЮЭ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (1% Of) (51)5 Н 03 Н 19/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
rlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ННТ СССР (21) 4343442/24-09 (22) 14. 12, 87 (46) 30.04.90. Вюл. 1"- 16 (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) v.Â.×åãîäàåâ (53) 621,372. 544 (088, 8) (56) Авторское свидетельство СССР
K - 1411925, кл. Н 03 Н 19/00, 1986. (54) СИНХРОШПЛ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— уменьшение шумов коммутации. Синхрон1199 А1
2 ный фильтр содержит интегрирующую цепь 1 усилитель 2, к пОчи 4-7 инвертор 10, распределитель 11 импульсов и И параллельных цепей, каждая из которых состоит из конденсатора 8 и ключа 9. Цель достигается введением иквертирующего усилителя 3, с помощью которого на конденсаторе интегрируюшей цепи 1 восстанавливается инвертированное значение заряда, накопленного в предыдущем периоде, что позволяет спектральным линиям шума оказаться вне полосы пропускания фильтра. 3 ил.
1561199
Изобретение относится к измеригельной технике и может быть использовано в устройствах частотной селекции электрических сигналов.
Цель изобретения — уменьшение шумов коммутации.
На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема синхронного фильтра; на фиг. 2 — эпюры напряже10 иий на выходе распределителя импуль<,ов; на фиг, 3 — амплитудно-частотные характеристики синхронного фильтра, Синхронный фильтр содержит интег1 ирующую цепь 1, усилитель 2, инвер15 фирующий усилитель 3, первый ключ 4, которой ключ 5, третий ключ 6, четвертый ключ 7, N параллельных цепей, каждая иэ которьгх содержит конденса, ор 8 и ключ 9, инвертор 10 и расг1ределитель 11 импульсон„
2G
Синхронный фильтр работает следуЮщим образом, Рассмотрим вначале работу фильт11а при отсутствии инвертирующего уси- 25 ителя 3. Ключи 9 — 9 работают по1 чередно и раздельно во времени фиг. 3в-д), Одновременно с открываием одного из ключей, например 9
1 открываются третий и четвертый ключи
6 и 7 (фиг. За). Конденсатор входной
ЗО интегрирующей цепи 1 чере.з усилитель
2, работающий и режиме понторителя„
nîäêëþ÷àåòñÿ к конденсатору 8 и наУ п яжение на нем быстро становится. равным напряжению на этом конденсато35 ,ре. После этого третий и четвертый ключи 6 и 7 закрываются, а первый и второй ключи 4 и 5 открываются и остаются открытыми до конца включенного состояния ключа 9
В течение этого времени интегрирующая цепь 1 накапливает напряжение входного сигнала. После запирания ключа 9 открываютсй ключ 9> а также третий и четвертый ключи 6 и 7, и процесс повторяется. Если период полного цикла коммутации ключей 9 — 9 совпадает с периодом входного сигнала, то процесс восстановления на конденсаторе ранее накоплен- 50 ного. напряжения совпадает по фазе с входым сигналом и происходит его эффективное накопление, Если параллнльных ветвей достаточно много, то уКазанная схема эквивалентна рецир- 55 кулятору, который представляет собой сумматор, охваченный обратной связью через линию задержки. Здесь задержка! Равна полному циклу коммутации ключей, Роль сумматора играет конденсатор интегрирующей цепи 1, Частотная характеристика рециркулятора является гребенчатой, описывается соотношением
А (с0) где T — временная задержка
p — коэффициент, зависящий от величины накопления за один цикл, Из-за неидентичности параметров (электронных) ключей 9, а также влияния управляющих импульсов конденсаторы 8 случайным образом подзаряжаются. Появляется шум коммутации, период которого равен полному циклу коммутации, а спектральные линии шума (фиг. 2а) расположены точно на резонансных частотах фильтра. Аддитивно складываясь с полезным сигналом, шумы коммутации существенно уменьшают динамический диапазон известного фильтра.
Работа предлагаемого фильтра ничем не отличается от работы известного, за исключением того, что на конденсаторе интегрирующей цепи восстанавлиьается инвертированное значение заряда накопленного н предыдущем периоде. Введен инвертирующий усилитель 3. При этом на частоте переключения ключей 9 уже не будет эффективного накопления, так как в каждом такте сигнал вычитается из ранее накопленного. Это справедливо также и для всех частот, кратных частоте коммутации. Эффективное накопление происходит, н частности, для сигнала с частотой, равной половине частоты коммутации. Это подтверждается тем, что частотная характеристика рециркулятора при наличии инвертирования н цепи обратной связи описывается соотношением
А(ы)
1Г1 + 2рсозуТ +p<
Ойа сдвинута вверх по оси частот на величину цу /2 (фиг. 26). Поскольку условия коммутации не изменяются, то спектральные линии шума остаются яа месте и оказываются вне полосы пропускания фильтра. Благодаря этому шумы коммутации подавляются самим
Формула изобретения
Синхронный фильтр, содержащий последовательно соединенные интегрирующую RC-цепь, первый ключ, усилитель
15 и второй ключ, третий и четвертый ключи N параллельных цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных конденсатора и ключа, причем первые выводы конденсаторов объединены и являются выходом син20
5 15611 фильтром и по сравнению с известными синхронными фильтрами их влияние уменьшается на несколько порядков.
Что касается требований к постоянной. времени интегрирующей цепи 1, то для нормальной работы фильтра достаточно, чтобы она била намного больше времени цикла коммутации Т. В этом случае фильтр будет узкополосным.
99
6 хронного фильтра, а вторые выводы ключей N параллельных цепей соеди— иены с общей шиной, управляющие входы ключей N параллельных цепей соединены с-соответствующими выходами распределителя импульсов,(И+1)-Й выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей, а с управляющими входами первого и второго ключей — через инвертор, вход усилителя через третий ключ соединен с выходом второго ключа, а вход четвертого ключа соединен с выходом инте ирующей RC-цепи, вход которой является входом синхронного фильтра, отличающийся тем, что, с целью уменьшения шумов коммутации, между выходом четвертого ключа и входом второго ключа включен инвертирующий усилитель.
156 f 199
Составитель В,Черньппев
Техред N,дидык !<орректор В,Кабаций
Редактор И,Касарда
Заказ 984 Тираж 648 Подпи ное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушсхая наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
