RU159902U1

RU159902U1 - INTERFERENCE SUPPRESSED AMPLIFIER

Info

Publication number: RU159902U1
Application number: RU2015106480/08U
Authority: RU
Inventors: Николай Александрович Волобуев; Александра Сергеевна Воробьева; Михаил Юрьевич Липунов
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2016-02-20

Abstract

Полезная модель относится к радиоэлектронике, в частности, к частотно-избирательным средствам на основе фильтра нижних частот с подавлением шумовой составляющей входного сигнала. Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении точности подавления высокочастотной шумовой составляющей входного сигнала за счет разности входного сигнала и отфильтрованной высокочастотной шумовой составляющей входного сигнала с последующей фильтрацией входного сигнала фильтром нижних частот. Для достижения указанного технического результата в усилитель с подавлением помех содержит первый усилитель, первый положительный полюс входного сигнала, первый резистор, подключенный между инвертирующим и неинвертирующим входами первого усилителя, первый конденсатор, подключенный между положительным полюсом входного сигнала и неинвертирующих входом первого усилителя, второй резистор, второй конденсатор, дополнительно введены второй и третий усилители, отрицательный полюс входного сигнала. The utility model relates to radio electronics, in particular, to frequency-selective means based on a low-pass filter with suppression of the noise component of the input signal. The technical result of the claimed utility model is to increase the accuracy of suppressing the high-frequency noise component of the input signal due to the difference of the input signal and the filtered high-frequency noise component of the input signal, followed by filtering the input signal with a low-pass filter. To achieve the technical result, the noise suppression amplifier contains a first amplifier, a first positive pole of the input signal, a first resistor connected between the inverting and non-inverting inputs of the first amplifier, a first capacitor connected between the positive pole of the input signal and non-inverting input of the first amplifier, a second resistor, the second capacitor, additionally introduced the second and third amplifiers, the negative pole of the input signal.

Description

Полезная модель относится к радиоэлектронике, в частности, к частотно-избирательным средствам на основе фильтра нижних частот с подавлением шумовой составляющей входного сигнала.The utility model relates to radio electronics, in particular, to frequency-selective means based on a low-pass filter with suppression of the noise component of the input signal.

Известен RC-фильтр нижних частот первого порядка, принятый в качестве аналога (Практическое руководство по расчетам схем в электронике: Справ, в 2 т. Т. 2: Пер. с англ. / Под ред. Ф.Н. Покровского. - М.: Энергоатомиздат, 1993, с. 76, рис. 19.37, а), который содержит резистор, конденсатор и усилитель.The well-known first-order RC low-pass filter, adopted as an analogue (Practical Guide to the calculation of circuits in electronics: Reference, 2 vol. T. 2: Translated from English / Edited by F.N. Pokrovsky. - M. : Energoatomizdat, 1993, p. 76, Fig. 19.37, a), which contains a resistor, capacitor and amplifier.

Недостатком данного RC-фильтра нижних частот первого порядка является отсутствие функции подавления шумовой составляющей входного сигнала, что ведет к ухудшению параметра сигнал-шум.The disadvantage of this first-order RC low-pass filter is the lack of the function of suppressing the noise component of the input signal, which leads to a deterioration of the signal-to-noise parameter.

Известен RC-фильтр высоких частот первого порядка, принятый в качестве аналога (Практическое руководство по расчетам схем в электронике: Справ, в 2 т. Т. 2: Пер. с англ. / Под ред. Ф.Н. Покровского. - М: Энергоатомиздат, 1993, с. 76, рис. 19.37, б), который содержит резистор, конденсатор и усилитель.Known RC-filter of high frequencies of the first order, adopted as an analogue (Practical Guide to the calculation of circuits in electronics: Ref., 2 vol. T. 2: Transl. From English / Ed. By F.N. Pokrovsky. - M: Energoatomizdat, 1993, p. 76, Fig. 19.37, b), which contains a resistor, capacitor and amplifier.

Недостаток данного RC-фильтра верхних частот первого порядка заключается в блокировке нижних частот входного сигнала.The disadvantage of this first-order high-pass RC filter is the blocking of the lower frequencies of the input signal.

Известен активный фильтр нижних частот третьего порядка, принятый в качестве аналога (патент РФ №2242840 на изобретение от 02.06.2003 г.), который содержит два операционных усилителя, четыре резистора и два конденсатора.Known active low-pass filter of the third order, adopted as an analogue (RF patent No. 2242840 for an invention dated 02.06.2003), which contains two operational amplifiers, four resistors and two capacitors.

Недостатком данного активного фильтра нижних частот третьего порядка является отсутствие функции подавления шумовой составляющей входного сигнала, что ведет к ухудшению параметра сигнал-шум.The disadvantage of this active third-order low-pass filter is the lack of the function of suppressing the noise component of the input signal, which leads to a deterioration of the signal-to-noise parameter.

Известен полосовой фильтр и метод калибровки полосового фильтра принятый в качестве прототипа (патент US №8648652 В2 на изобретение от 23.08.2012 г.), который содержит фильтр высоких частот, состоящий из второго резистора и второго конденсатора, усилитель, имеющий инвертирующий и неинвертирующие входы, первый резистор, подключенный между неинвертирующим выходом и инвертирующим входом усилителя, первый конденсатор, подключенный между инвертирующим входом усилителя и выходом инвертора, входом которого является неинвертирующий выход усилителя.A known band-pass filter and a method for calibrating a band-pass filter adopted as a prototype (US patent No. 8648652 B2 for the invention of 08.23.2012), which contains a high-pass filter, consisting of a second resistor and a second capacitor, an amplifier having inverting and non-inverting inputs, the first resistor connected between the non-inverting output and the inverting input of the amplifier, the first capacitor connected between the inverting input of the amplifier and the output of the inverter, the input of which is the non-inverting output of the amplifier.

Недостатком данного полосового фильтра является низкая точность подавления высокочастотной составляющей входного сигнала, связанной с задержкой обратной связи.The disadvantage of this bandpass filter is the low accuracy of suppressing the high-frequency component of the input signal associated with the feedback delay.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении точности подавления высокочастотной шумовой составляющей входного сигнала за счет разности входного сигнала и отфильтрованной высокочастотной шумовой составляющей входного сигнала с последующей фильтрацией входного сигнала фильтром нижних частот.The technical result of the claimed utility model is to increase the accuracy of suppressing the high-frequency noise component of the input signal due to the difference of the input signal and the filtered high-frequency noise component of the input signal, followed by filtering the input signal with a low-pass filter.

Для достижения указанного технического результата в усилитель с подавлением помех содержит первый усилитель, первый положительный полюс входного сигнала, первый резистор, подключенный между инвертирующим и неинвертирующим входами первого усилителя, первый конденсатор, подключенный между положительным полюсом входного сигнала и неинвертирующих входом первого усилителя, второй резистор, второй конденсатор, дополнительно введены второй и третий усилители, отрицательный полюс входного сигнала.To achieve the technical result, the noise suppression amplifier contains a first amplifier, a first positive pole of the input signal, a first resistor connected between the inverting and non-inverting inputs of the first amplifier, a first capacitor connected between the positive pole of the input signal and non-inverting input of the first amplifier, a second resistor, the second capacitor, additionally introduced the second and third amplifiers, the negative pole of the input signal.

Отрицательный полюс входного сигнала одновременно подается на инвертирующий вход первого и второго усилителя. Положительный полюс входного сигнала одновременно подается на неинвертирующий вход второго усилителя и через фильтр высоких частот, состоящий из первого конденсатора и первого резистора, на неинвертирующий вход первого усилителя. При этом коэффициенты усиления первого и второго усилителя равны.The negative pole of the input signal is simultaneously fed to the inverting input of the first and second amplifier. The positive pole of the input signal is simultaneously fed to the non-inverting input of the second amplifier and through a high-pass filter, consisting of the first capacitor and the first resistor, to the non-inverting input of the first amplifier. In this case, the amplification factors of the first and second amplifier are equal.

Выходные сигналы первого и второго усилителей одновременно подаются соответственно на инвертирующий и неинвертирующий входы третьего усилителя. Третий усилитель имеет произвольный коэффициент усиления. Выходной сигнал третьего усилителя проходит через фильтр нижних частот для последующей обработки, например, при помощи аналого-цифрового преобразователя.The output signals of the first and second amplifiers are simultaneously supplied to the inverting and non-inverting inputs of the third amplifier, respectively. The third amplifier has an arbitrary gain. The output signal of the third amplifier passes through a low-pass filter for subsequent processing, for example, using an analog-to-digital converter.

На фигуре показана схема усилителя с подавлением помех.The figure shows a diagram of an amplifier with noise suppression.

На фигуре показано:The figure shows:

1 - отрицательный полюс входного сигнала;1 - negative pole of the input signal;

2 - первый усилитель;2 - the first amplifier;

3 - второй усилитель;3 - second amplifier;

4 - положительный полюс входного сигнала;4 - positive pole of the input signal;

5 - первый конденсатор;5 - the first capacitor;

6 - первый резистор;6 - the first resistor;

7 - третий усилитель;7 - the third amplifier;

8 - второй резистор;8 - the second resistor;

9 - второй конденсатор;9 - second capacitor;

10 - отфильтрованный выходной сигнал третьего усилителя.10 - filtered output signal of the third amplifier.

Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.

Отрицательный полюс зашумленного входного сигнала 1 подается одновременно на инвертирующий вход первого 2 и второго 3 усилителей. Положительный полюс зашумленного входного сигнала 4 подается на неинвертирующий вход второго усилителя 3, и через фильтр высоких частот, состоящий из первого конденсатора 5 и первого резистора 6, на неинвертирующий вход первого усилителя 2. Первый 2 и второй 3 усилители имеют одинаковый коэффициент усиления, равный п. The negative pole of the noisy input signal 1 is fed simultaneously to the inverting input of the first 2 and second 3 amplifiers. The positive pole of the noisy input signal 4 is fed to the non-inverting input of the second amplifier 3, and through the high-pass filter, consisting of the first capacitor 5 and the first resistor 6, to the non-inverting input of the first amplifier 2. The first 2 and second 3 amplifiers have the same gain equal to n .

Выходной сигнал первого усилителя 2 представляет собой отфильтрованную, усиленную в n раз высокочастотную шумовую составляющую зашумленного входного сигнала. Выходной сигнал второго усилителя 3 представляет собой усиленный в η раз зашумленный входной сигнал. Выходной сигнал первого усилителя 2 представляет собой усиленный в η раз высокочастотный шум входного сигнала. Выходные сигналы первого 2 и второго 3 усилителей подаются соответственно на инвертирующий и неинвертирующий входы третьего усилителя 7 с последующим вычитанием в нем из усиленного в n раз зашумленного входного сигнала усиленной в n раз высокочастотной шумовой составляющей. Выходной сигнал третьего усилителя 7, прошедший через фильтр нижних частот, который состоит из второго резистора 8 и второго конденсатора 9, пригоден для последующей обработки, например, аналого-цифровым преобразователем.The output signal of the first amplifier 2 is a filtered, n times amplified high-frequency noise component of the noisy input signal. The output signal of the second amplifier 3 is a η times amplified noisy input signal. The output signal of the first amplifier 2 is η times amplified high-frequency noise of the input signal. The output signals of the first 2 and second 3 amplifiers are supplied respectively to the inverting and non-inverting inputs of the third amplifier 7, followed by subtracting in it from the n-times amplified noisy input signal, the n-times amplified high-frequency noise component. The output signal of the third amplifier 7, passed through a low-pass filter, which consists of a second resistor 8 and a second capacitor 9, is suitable for subsequent processing, for example, by an analog-to-digital converter.

Таким образом, точность подавления высокочастотной составляющей входного сигнала повышается за счет одновременного поступления усиленного в n раз вторым усилителем 3 зашумленного входного сигнала на неинвертирующий вход третьего усилителя 7 и усиленной в η раз отфильтрованного высокочастотного шума входного сигнала на инвертирующий вход третьего усилителя 7, с последующим вычитанием в нем указанных сигналов. После чего выходной сигнал третьего усилителя 7, дополнительно сглаженный фильтром нижних частот, который состоит из второго резистора 8 и второго конденсатора, пригоден для последующей обработки, например, аналого-цифровым преобразователем.Thus, the accuracy of suppressing the high-frequency component of the input signal is increased due to the simultaneous arrival of a noisy input signal amplified by n times by the second amplifier 3 to the non-inverting input of the third amplifier 7 and the filtered high-frequency noise of the input signal amplified η times by the inverting input of the third amplifier 7, with subsequent subtraction indicated signals in it. After that, the output signal of the third amplifier 7, further smoothed by a low-pass filter, which consists of a second resistor 8 and a second capacitor, is suitable for subsequent processing, for example, by an analog-to-digital converter.

Claims

An interference suppression amplifier comprising a first amplifier, a positive pole of the input signal, a first resistor connected between the inverting and non-inverting inputs of the first amplifier, a first capacitor connected between the positive pole of the input signal and a non-inverting input of the first amplifier, a second resistor, a second capacitor, characterized in that the second and third amplifiers are additionally introduced, the negative pole of the input signal supplied to the inverting input of the first and second amplifiers is positive the first pole of the input signal is fed to the non-inverting input of the second amplifier, the outputs of the first and second amplifiers are fed to the inverting and non-inverting inputs of the third amplifier, respectively, the first output of the second capacitor is connected through the second resistor to the output of the third amplifier, the second output of the second capacitor is connected to the common bus.