SU896757A1

SU896757A1 - Synchronous rejection filter

Info

Publication number: SU896757A1
Application number: SU802904748A
Authority: SU
Inventors: Александр Иванович Анашкин; Герман Борисович Волобуев; Владимир Иванович Заец; Борис Павлович Саламахин; Сергей Александрович Сбоев
Priority date: 1980-03-27
Filing date: 1980-03-27
Publication date: 1982-01-07

Description

(54) СИНХРОННЫЙ РЕЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР(54) SYNCHRONOUS REJECTOR FILTER

1one

Изобретение относитс к радиотехнике и может быть использовано дл подавлени гармонических помех, например, при измерении малых сигналов на фоне значительно превосход щих их по уровню промышленных помех.The invention relates to radio engineering and can be used to suppress harmonic interference, for example, when measuring small signals against the background of much higher levels of industrial interference.

Известен синхронный режекторный фильтр, содержащий резистор .и группу коммутируемых конденсаторов Щ.Known synchronous notch filter containing a resistor. And a group of switched capacitors Sch.

Однако коэффициент подавлени на частотах режекции фильтра -невелик и уменьшаетс дл высших гармоник помехи, что св зано с.ростом погрешности дискретизации высших гармоник помехи.However, the suppression ratio at the filter notch frequencies is small and decreases for higher harmonics, which is due to the increase in the sampling error of the higher harmonics of the interference.

Известен, также синхронный режекторный фильтр, содержащий операционный усилитель, между выходом и инвентирующим входом которого включен синхронно-коммутируемый RCфнльтр и генератор коммутации. Такой фильтр обеспечивает на частотах режекции дл высших гармоник помехи достаточно высокий коэффициент подавлени 2 .Also known is a synchronous notch filter containing an operational amplifier, between the output and the input input of which a synchronous-switched RCflnr and a switching generator are turned on. Such a filter provides at a notch frequency for higher harmonics of interference a sufficiently high suppression coefficient 2.

Однако при скачкообразных изменени х амплитуды помехи из-за значительной инерционности фильтра длительность переходных процессов оказываетс неприемлемо большой, что However, with abrupt changes in the amplitude of the interference due to the significant inertia of the filter, the duration of the transient processes is unacceptably long, which

приводит к снижению быстродействи устройства.leads to a decrease in the speed of the device.

Цель изобретени - повышение быстродействи .The purpose of the invention is to increase speed.

Поставленна цель достигаетс тем, что в синхронном режекторном фильтре , содержащем операционный усилитель , синхронно-коммутируемый RC10 фильтр, вход которого подключен к выходу операционного усилител , а выход - к инвертирующему входу операционного усилител , и генератор коммутации, между выходом операцион15 ного усилител и.его инвертирующим входом включены последовательно ключ и дополнительный резистор, к управл ющему входу ключа подключен выход элемента ИЛИ, каждый вход которого через последовательно соединенные пороговое устройство, фильтр нижних частот и синхронно-фазовый детектор подключен к выходу операционного усилител , при этом выход ге25 неоатора коммутации подключен к угфавл ющему входу одного из синхронно-Фазовых детекторов непосредственно , а к управл ющему входу ДРУiroro - через фазовращатель HaJr/2.The goal is achieved by the fact that in a synchronous notch filter containing an operational amplifier there is a synchronous switched RC10 filter, the input of which is connected to the output of the operational amplifier, and the output to the inverting input of the operational amplifier, and the switching generator between the output of the operational amplifier and its an inverting input is connected in series with a key and an additional resistor; the output of the OR element is connected to the control input of the key; each input is through a series-connected threshold device The real estate, low-pass filter and synchronous-phase detector are connected to the output of the operational amplifier, while the output of the commutator geo-25 is connected to the corner input of one of the synchronous-phase detectors directly, and to the control input of DRUiroro through the phase shifter HaJr / 2.

30thirty

На чертеже изображен синхронный режекторный фильтр, структурна электрическа схема,The drawing shows a synchronous notch filter, a structural electrical circuit,

Синхронный,режакторный фильтр содержит операционный усилитель 1, синхронно-коммутируемый RC-Лильтр. состо щий из резистора 2, коммутируемых конденсаторов 3 и коммутирующего устройства 4, генератор 5 коммутации , дополнительный резистор 6, ключ 7 и элемент ИЛИ 8. Каждый из двух входов элемента ИЛИ подключен к выходу операционного усилител через последовательно соединенные пороговые устройства 9 и 10, фильтры нижних 11 и 12 частот и синхроннофазовые детекторы 13 и 14. Управл ющий Bxofl одного из синхронно-фазовых детекторов 13 соединен с выходом генератора 5 коммутации через фазовращатель 15 на J/2. The synchronous, modular filter contains an operational amplifier 1, a synchronous-switched RC-Liltre. consisting of resistor 2, switched capacitors 3 and switching device 4, switching generator 5, additional resistor 6, switch 7 and element OR 8. Each of the two inputs of the element OR is connected to the output of the operational amplifier through series-connected threshold devices 9 and 10, filters lower 11 and 12 frequencies and synchronous-phase detectors 13 and 14. The control Bxofl of one of the synchronous-phase detectors 13 is connected to the output of the switching generator 5 via phase shifter 15 to J / 2.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

На неинвертирующий вход операционного усилител 1 поступает исходное напр жение, содержащее полезный сигнал и помеху. Помеха с выхода устройства выдел етс синхронно-коммутируемым RC-фильтром и подаетс на инвертирующий вход усилител 1.The non-inverting input of the operational amplifier 1 is supplied with an initial voltage containing a useful signal and interference. Interference from the output of the device is isolated by a synchronous-switched RC filter and is fed to the inverting input of amplifier 1.

В установившемс режиме напр жение помехи, воздействующее на инвертирующий и неинвр ртирующий входы операционного усилител 1, равны, что приводит к компенсации помехи на выходе устройства. Посто нна врмени синхронно-коммутируемого НСфильтра выбираетс достаточно большой , что обеспечивает получение узкой полосы режекции устройства. Частота генератора 5 коммутации, подаваема на коммутирующее устройство 4, определ ет частоту режекцин RCфильтра и выбираетс равной первой гармонике частоты помехи. Таким образом , в указанном режиме полезный сигнал беспреп тственно проходит на выход устройства..In the steady-state mode, the interference voltage acting on the inverting and non-inverting inputs of the operational amplifier 1 is equal, which compensates for the interference at the output of the device. The constant time of the synchronously switched NS filter is chosen large enough to provide a narrow notch band of the device. The frequency of the switching oscillator 5 supplied to the switching device 4 determines the frequency of the re-choke RC filter and is chosen equal to the first harmonic of the interference frequency. Thus, in the indicated mode, the useful signal is freely passed to the output of the device.

При скачкообразном изменении амплитуды помехи на неинвертирукмдем входе усилител 1 напр жение помехи на выходе синхронно-коммутируемого RC-фильтра, т.е. на инвертирующе входе усилител 1, не измен етс до величины, необходимой дл компенсации нового значени помехи на входе устройства вследствие большой инерционности КС-фильтра. С выхода операционного усилител 1 скачок напр жени помехи, пропорциональный скач .ку на входе, поступает на сигнальные входы синзронно-фазовых детекторов 13 и 14, .на управл ющие входы которых подаетс напр жение с выход генератора 5 коммутации с частотой помехи. Управл ющие напр жени синхронно-фазовых .детекторов 13 и 14 сдвинута друг относительно друга на угол JT/2 фазовращателем 15, чтоWhen the amplitude of the noise changes abruptly on a non-inverted input amplifier amplifier 1, the interference voltage at the output of a synchronous switched RC filter, i.e. at the inverting input of amplifier 1, does not change to the value necessary to compensate for the new value of the noise at the input of the device due to the large inertia of the KS filter. From the output of the operational amplifier 1, the voltage jump of the disturbance, proportional to the jump on the input, goes to the signal inputs of the synzron-phase detectors 13 and 14, the control inputs of which are supplied from the output voltage of the switching generator 5 with the frequency of the noise. The control voltages of the synchronous-phase detectors 13 and 14 are shifted relative to each other by the angle JT / 2 by the phase shifter 15, which

позвол ет получить на выходах детек торов 13 и 14 напр жени , посто нные , составл ющие которых пропорциональны квадратурной и синфазной составл ю1цим напр жени помехи на. входе детекторов 13 и 14.allows to obtain at the outputs of the detectors 13 and 14, the voltage, constant, the components of which are proportional to the quadrature and common-mode component of the interference voltage on. input detectors 13 and 14.

Посто нные составл ющие напр жений с выходов детекторов 13 и 14 выдел ютс фильтрами 11 и 12 нижних частот. Знак выделенных посто нных напр жений зависит от знака скаЧка напр жени помехи на входе устройства и фазовых соотношений ме сду напр жени ми на сигнальных и управл ющих входах синхронно-фазовых детекторов 13 и 14. Далее эти напр жени подаютс на пороговые устройства 9 и 10, где сравниваютс по модулю с пороговыми, уровн ми, задаваемыми этими устройствами. Пороговые уровни должны соответствовать допустимому минимальному напр жению помехи на выходе устройства.The constant voltage components from the outputs of the detectors 13 and 14 are separated by low-pass filters 11 and 12. The sign of the selected DC voltages depends on the sign of the jump voltage of the device at the input of the device and the phase relationships between the voltages at the signal and control inputs of the synchronous phase detectors 13 and 14. Next, these voltages are applied to the threshold devices 9 and 10, where it is compared modulo the threshold levels set by these devices. The threshold levels should correspond to the allowable minimum interference voltage at the device output.

Если модуль бы одного из посто нных напр жений с выходов фильтров 11 и 12 нижних частот превысит значение порогового уровн , т соответствующее пороговое устройство 9 и 10 сработает и своим выходны напр жением через элемент ИЛИ 8, воздейству на ключ 7, заставит его замкнутьс . При замыкании ключа 7 дополнительный резистор б, сопротивление которого значительно меньше сопротивлени резистора 2, подключаетс параллельно резистору 2, что приводит к резкому уменьшению посто нной времени синхронно-коммутирумого НС-фильтра и быстрой компенсации скачка напр жени помехи на выходе устройства.If the module of one of the DC voltages from the outputs of the low-pass filters 11 and 12 exceeds the threshold level, the corresponding threshold device 9 and 10 will work with its output voltage across the OR 8 element, affecting the key 7, cause it to close. When the switch 7 is closed, an additional resistor b, the resistance of which is significantly less than the resistance of resistor 2, is connected in parallel to resistor 2, which leads to a sharp decrease in the time constant of the synchronous-commutable NS filter and fast compensation of the voltage jump of the disturbance at the output of the device.

Компенсаци скачка напр жени на выходе устройства ведет к уменьшению величины посто нных напр жений на входах пороговых устройств 9 и 10 и к их обратному срабатыванию. При этом ключ 7 раз1«11каетс , дополнительный резистор 6 уже не шунтирует резистор 2, устройство переходит в рабочий режим, характеризующийс большой посто нной времени синхронно-коьвиутируемого RC-фильтра и, следовательно, узкой полосой режекции . Поскольку конденсаторы 3 при компенсации скачка помехи были зар жены до амплитуды напр жени помехи, то при отключении дополнительного резистора 6 режим компенсации помехи не нарушаетс .Compensation of the voltage jump at the output of the device leads to a decrease in the magnitude of the direct voltage at the inputs of the threshold devices 9 and 10 and to their reverse operation. In this case, the key is 7 times1 11kayuts, the additional resistor 6 no longer bridges the resistor 2, the device goes into operating mode, characterized by a long time constant synchronized RC filter and, therefore, a narrow notch band. Since the capacitors 3 were charged to the amplitude of the interference voltage during the jump compensation, then when the additional resistor 6 is disconnected, the interference compensation mode is not disturbed.

Разделение напр жени помехи на выходе операционного усилител на д составл ющие позвол ет исключить вли ние на напр жение. Управл ющее ключом 7, неопределенности разности фаз между напр жением помехи на выходе устройства и напр жением генератора 5 коммутации, поступающим на управл ющие входы синхронно-фазовых детекторов 13 и 14.The separation of the interference voltage at the output of the operational amplifier to the components makes it possible to eliminate the effect on the voltage. Control key 7, uncertainties of the phase difference between the interference voltage at the output of the device and the voltage of the switching generator 5 arriving at the control inputs of the synchronous-phase detectors 13 and 14.

Изобретение увеличивает быотро- действие синхронного режекторного фильтра при различного рода скачкообразных , значительных по величине в сравнении с измер емым сигналом , изменени х помехи, в том .числе возникающих и при включении устройства .The invention increases the fast response of a synchronous notch filter with various kinds of spasmodic, significant in size in comparison with the measured signal, changes in interference, including those that occur when the device is turned on.

Claims

1. Schekotov A.Yu. and others. The next notch filter on the mains frequency

and its harmonics. - Instruments and Experimental Technique, 1978, 4, p. 175-17a

2. USSR author's certificate

0 629625, class H 03 H 7/10, 1978

(prototype.