Відновлювальний фільтр

Корисна модель належить до вимірювальної техніки й може застосовуватись в інформаційно-вимірювальних системах для відновлення форми вхідних частотно-модульованих сигналів або сигналів із широтно-імпульсною модуляцією. З цією метою загально відомо використання аналогових фільтрів. Основним недоліком їхнього застосування є мала швидкодія, яку зумовлено зростанням високочастотної пульсації за малого порядку вихідного фільтру і зростанням низькочастотних пульсацій при підвищенні порядку вихідного фільтру. Одним з ефективних способів усунення вказаного недоліку є використання так званих ітераційних інтегруючих фільтрів або інтеграторів із неперервним скиданням [1]. Їхнім відомим недоліком є проникнення пульсацій з керуючої ланки на вихід приладу. Усунення цього недоліку, яке запропонували [2], полягає у використанні додаткового аналогового фільтра в прямій ланці схеми. Але це збільшує порядок схеми, що приводить до зростання потенційної нестійкості схеми, а отже, і до затягування перехідних процесів. В [3] запропоновано ітераційний фільтр, в якому відсутні перелічені недоліки і він вибирається як прототип. Це є ітераційний фільтр, який має в своєму складі: один інтегратор, чотири керовані ключі, два конденсатори і один повторювач. Перший вхід першого інтегратора є входом фільтра. Вихід першого інтегратора з'єднано зі входом першого ключа, вихід якого з'єднано зі входом другого ключа і через перший конденсатор з загальною шиною. Вихід другого ключа з'єднано зі входом першого повторювача і виходом третього ключа. Вхід третього ключа з'єднано з виходом четвертого ключа і через другий конденсатор з загальною шиною. Вхід четвертого ключа з'єднано з виходом першого інтегратора. Вихід повторювача є виходом ітераційного фільтра і з'єднано з другим входом першого інтегратора. Керуючі виводи першого і третього ключів з'єднано між собою. Керуючі виводи другого і четвертого ключів з'єднано між собою. Фільтр працює як схема відновлення частотно-модульованих сигналів нульового порядку. Задачею корисної моделі є зменшення похибок відновлення за рахунок підвищення порядку фільтру. Поставлена задача вирішується тим, що у відновлювальний фільтр, який містить один інтегратор, чотири керовані ключі, два конденсатори і один повторювач, згідно з корисною моделлю додано: другий інтегратор, чотири керовані ключі, два конденсатори, Т-тригер і повторювач. Перший вхід другого інтегратора з'єднано з виходом першого повторювача. Вихід другого інтегратора з'єднано зі входом п'ятого ключа, вихід якого з'єднано зі входом шостого ключа і через третій конденсатор з загальною шиною. Вихід шостого ключа з'єднано зі входом другого повторювача і виходом сьомого ключа. Вхід сьомого ключа з'єднано з виходом восьмого ключа і через четвертий конденсатор з загальною шиною. Вхід восьмого ключа з'єднано з виходом другого інтегратора. Вихід другого повторювача з'єднано з другим входом другого інтегратора. Керуючі виводи п'ятого і сьомого ключів з'єднано між собою, з неінвертувальним виходом Т-тригера і з керуючими виводами першого і третього ключів. Керуючі виводи шостого і восьмого ключів з'єднано між собою, з інвертувальним виходом Т-тригера і з керуючими виводами другого і четвертого ключів. Вхід тригера є керуючим входом ітераційного фільтра і з'єднаний з першим входом першого інтегратора. Виходом відновлювального фільтра є вихід др угого інтегратора. Введення в пристрій додаткових елементів підвищує порядок відновлювального фільтра на 1 і приблизно на порядок зменшує похибки відновлення. На кресленнях зображено блок-схему відновлювального фільтру (Фіг.1) і форми сигналів в ключових точках схеми (Фіг.2). Відновлювальний фільтр має в своєму складі: інтегратори 1, 10; ключі 2 - 5, 11 -14; конденсатори 6 - 7, 15 16; тригер 8 і повторювачі 9, 17. Вихід інтегратора 1 з'єднано зі входами ключів 2 і 3, виходи яких з'єднані з першими виводами конденсаторів 6 і 7 і входами ключів 4 і 5 відповідно, виходи яких з'єднано між собою і зі входом повторювача 9, вихід якого з'єднано з другим входом інтегратора. Перший вхід інтегратора 1 є входом фільтра. Другі виводи конденсаторів з'єднано з загальною шиною. Керуючі виводи ключів 2, 5 з'єднано між собою і з неінвертувальним виходом тригера 8, керуючі виводи ключів 3, 4 з'єднано між собою і з інвертувальним виходом тригера 8, вхід тригера 8 є керуючим входом ітераційного фільтра і з'єднаний з входом схеми. Вихід повторювана 9 з'єднано з входом інтегратора 10. Вихід інтегратора 10 з'єднано зі входами ключів 11 і 12, виходи яких з'єднані з першими виводами конденсаторів 15 і 16 і входами ключів 13 і 14 відповідно, виходи яких з'єднано між собою і зі входом повторювача 17, вихід якого з'єднано з другим входом інтегратора 10. Перший вхід інтегратора 10 з'єднано з виходом інвертора 9. Другі виводи конденсаторів 15 і 16 з'єднано з загальною шиною. Керуючі виводи ключів 11, 14 з'єднано між собою і з керуючими виводами ключів 2, 5. Керуючі виводи ключів 12, 13 з'єднано між собою і з керуючими входами ключів 3, 4. Виходом відновлювального фільтра є вихід інтегратора 10. На вхід схеми надходить широтно-модульований (UA) або частотно-модульований сигнал у вигляді послідовності імпульсів. Як початковий сигнал Uпочат візьмемо, наприклад, східчастий сигнал. Сигнали UБ і UВ використовуються для керування перемиканнями ключів 2-5 і 11-14. Завдяки використанню тригера 8 сигнали UБ і UВ протифазні і однакові за всіма іншими параметрами. Отже пара ключів 2, 5 буде перемикатись протифазно парі 3, 4. Аналогічно пара 11,14 буде протифазна парі 12, 13. Використання ідентичних динамічних запам'ятовуючи х пристроїв (ємностей 6, 7 і 15, 16) в режимі поділу часу, дозволяє уникнути виникнення апертурної похибки та зберегти максимальну швидкодію ІІП. Сигнал Uг на виході повторювача 9 є відновленим початковим сигналом. Така форма відновленого сигналу характерна для фільтрів нульового порядку. Щоб мати змогу більш ефективно використовувати ІІП як відновлювальну схему при придушенні завад або при відновленні аналогового сигналу при частотній або широтно-імпульсній модуляції, додаємо компоненти 1017. Вихідний сигнал Uд знімаємо з виходу інтегратора 10. Це підвищує порядок відновлювального фільтра на 1 і приблизно на порядок зменшує похибки відновлення. Джерела інформації 1. Гутников, Валентин Сергеевич Применение операционных усилителей в измерительной технике. Ленинград: Энергия, 1975. - 117с. 2. R. Mark Stitt and Rod Burt Frequency-to-voltage conversion// Burr-Brown Application Bulletin, 1992. 3. Авт.св. №1615637 "Цифровой измеритель параметров комплексных сопротивлений" опубл. Бюл. №47 23.12.1990г.