SU985936A1

SU985936A1 - Synchronous rejection filter

Info

Publication number: SU985936A1
Application number: SU813255748A
Authority: SU
Inventors: Александр Иванович Анашкин; Герман Борисович Волобуев; Владимир Иванович Заец; Борис Павлович Саламахин; Сергей Александрович Сбоев
Priority date: 1981-02-25
Filing date: 1981-02-25
Publication date: 1982-12-30

Description

(54; СИНХРОННЫЙ ЗАГРАДИТЕЛЬНЫЙ ФИЛЬТР(54; SYNCHRONOUS SECURITY FILTER

.Изобретение относитс к радио- . технике .и может быть использовано при подавлении гармонических помех.The invention relates to radio. technique. and can be used to suppress harmonic noise.

Известен синхронный заградительньай режекторный фильтр, содержащий резистор и группу коммутируемых конденсатов Г1.Known synchronous barrier rejection filter containing a resistor and a group of switched G1 condensates.

Однако коэффициент подавлени на частотах режекции указанного фильтра невелик и уменьшаетс дл высоких гармоник помехи.However, the suppression ratio at the notch frequencies of the specified filter is small and decreases for high harmonics interference.

Известен также синхронный заградительный фильтр,содержащий входной инвертирующий операционный усилитель, дополнительный инвертирующий операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к точке сое динени резистора и блока коммутируемых конденсаторов, а выход - к неинвертирующему входу входного инвертирующего операционного, усилител С2.Also known is a synchronous barrier filter containing an input inverting operational amplifier, an additional inverting operational amplifier, the inverting input of which is connected to the connection point of the resistor and the block of switched capacitors, and the output to the non-inverting input of the input inverting operational C2 amplifier.

Известный фильтр обеспечивает На частотах режекции дл высших гармоник помехи достаточно высокий коэффициент подавлени за счет действи частотоизбирательной обратной св зи и свойства операционного усилител эффективно подавл ть синфазную помеху . Однако этот фильтр имеет узкий динамический диапазон дл полезногоThe known filter provides At the notch frequencies for higher harmonics of interference, a sufficiently high suppression ratio due to the action of frequency-selective feedback and the properties of the operational amplifier to effectively suppress common-mode interference. However, this filter has a narrow dynamic range for useful

сигнала, лежащего в полосе пропускани фильтра. Это объ сн етс тем, что, с целью увеличени глубины подавлени , необходимо увеличить коэффициент усилени К-J операционного усилител , подключенного к блоку коммутируемых конденсаторов,,что ведетк уменьшению динамического диапазона всего устройства.signal lying in the passband of the filter. This is due to the fact that, in order to increase the suppression depth, it is necessary to increase the gain K-J of an operational amplifier connected to a block of switched capacitors, which leads to a decrease in the dynamic range of the entire device.

10ten

Кроме того, с ростом величины Kj,, снижаетс эквивалентна добротность фильтра, т.е. полоса режекции расшир етс . Это вл етс следствием In addition, with an increase in the value of Kj ,, the equivalent is the quality factor of the filter, i.e. the notch band widens. This is due to

15 выравнивгиощего действи Ътрицательной обратной св зи на амплитудночастотную характеристику устройства. Полоса режекции может быть сужена только путем увеличени посто нной 15 equalizing the effect of negative feedback on the amplitude-frequency characteristic of the device. The notch band can only be narrowed by increasing the constant

20 времени пропорционально увеличению. ..jj.«Поскольку о&лчно К1 велико, что определ етс высокими требовани ми к подавлению помехи, то требуетс существенное увеличение емкости конденсаторов фильтра вплоть до применени электролитических конденсатороЬ . При siTOM не только увеличиваютс габариты и стоимость устройст ва , но и ухудшаютс ёпо ха1 ак30 теристикн вследствие низкой стабильности параметров электролитических конденсаторов. Цель изобретени - расширение ди нами еского -диапазона устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что в синхронном заградительном фильтре другие выводы резистора иблока коммутируемых конденсаторов подключены к выходам входного инвертирующего операционного усилител и дополнительного инвертирующего усилител соответственно, при этом неинвертирующий вход дополнительного операционного усилител подключен к общей шине. На чертеже изображена структур нал схема предлагаемого устройства. Синхронный заградительный фильтр содержит входной инвертирующий операционный усилитель 1, резистор 2, блок 3 коммутируемых конденсаторов и дополнительный инвертирующий операционный , усилитель 4. Устройство работает следующим об разом. На инвертирующий вход входного операционного усилител 1 подаетс входное напр жение, содержащее полезный сигнал и помеху. Это напр жение усиливаетс усилителем 1 в К раз и через резистор 2 поступает на инвертирующий вход операционного ус лител 4, имеющего коэффициент усилени К. Если на выходе усилител присутствует помеха с частотой, рав ной или кратной частоте коммутации то коммутируемые конденсаторы начнут зар жатьс напр жением помехи (усиленным усилителем 4 .Через нескол ко периодов коммутации на конденсаторах выделитс напр жение помехи, усиленное в Kj раз. В каждый моме времени на выходе усилител 4 действует напр жение, накопленное на конденсаторе, подключенном в данный момент к выходу усилител 4, т.е. на выходе усилител 4 действует то же напр жение, что и на конденсато рах, т.е. усиленное в Kj раз напр жение помехи, выделенное из, выходного сигнала усилител 1. сТО напр жение подаетс на неинвертирующий вход усилител 1, т.е. замыкаетс петл обратной св зи, охватывающа усилитель 1. Поскольку сиг нал с выхода усилител 1 подаетс н его неинвертирующий вход через инвертирЬгТОщИй усилитель 4, то обратна св зь оказываетс отрицательной. На личие частотозависимой обратной св зи ведет к подавлению помех на выходе устройства. Коэффициент подавлени пропорционален петлевому коэффициенту усилени , равному произведению К К j. Напрдженпе полезного сигнала, частотакоторого не совпадает с ча стотой коммутации или ей кратной. в блоке 3 на конденсаторах не выдел етс , а передаетс на выход с коэффициентом передачи К;, . Следовательно , динамический диапазон устройства зависит только от коэффициента усилени усилител 1 и может быть сделан максимально большим путем выбора К, р авного единице. При этом коэффициент подавлени устройства определитс петлевым коэффициентом усилени , равным К К2. Выбира К максимально большим, получим высокий коэффициент подавлени помехи при широком динамическом диапазоне устройства. Кроме того, включенный по предлагаемой схеме усилитель 4 обеспечивает умножение посто нной времени синхронно-коммутируемого RC-фильтра в Kg раз. Механизм умножени аналогичен тому, который имеет место в активном интеграторе с емкостью в цепи обратной св зи операционного усилител . При петлевом коэффициенте, равном К Kg, должно происходить расширение полосы заграждени в К 2. раз. Однако из-за одновременного увеличени посто нной времени синхроннокоммутируемого RС-фильтра в К раз этого не происходит. В предлагаемом устройстве полоса заграждени не зависит от коэффициента подавлени помехи и определ етс только элементами R и С синхронно-коммутиру емого фильтра. При одинаковой с из.вестным устрой9ТВОМ глубине подавлени помехи предлагаемое имеет существенно больший динамический диапазон. Так, при глубине подавлени помехи 60 дБ, динамический диапазон предлагаемого устройства превышает динамический диапазон известного на 30 дБ. Столь значительный выигрьип позвол ет применить предлагаемое устройство дл обработки сигналов, имеющих высокий пик-фактор, например, при измерении характеристик атг сферных помех, имеющих значительную импульсную составл ющую , а также в других област х радиотехники. Форрлула изобретени Синхронный заградительный фильтр, содержащий входной инвертирующий операционный усилитель, дополнительный инвертирующий операционный усилитель , инвертирующий вход которого подключен к точке соединени резистора и блока коммутируемых конденсаторов , а выход - к неинвертирующему входу входного инвертирующего операционного усилител , отличающийс тем, что, с целью расширени динамического диапазона, другие выводы резистора и блока коммутируемых конденсаторов подключены к выходам входного инвертирующего операционного усилител и дополнительного инвертирующего усилител соответственно , при этом неинвертирующий вход дополнительного операционного усилител подключен к общей шине.20 time proportional to the increase. ..jj. "Since about K1 is large, which is determined by the high requirements for suppressing interference, a significant increase in the capacitance of the filter capacitors is required until electrolytic capacitors are used. When siTOM not only increases the size and cost of the device, but also deteriorates the heat resistance due to the low stability of the parameters of electrolytic capacitors. The purpose of the invention is to expand the range of the device to us. The goal is achieved by the fact that in a synchronous barrier filter other terminals of a resistor and a block of switched capacitors are connected to the outputs of an input inverting operational amplifier and an additional inverting amplifier, respectively, while the non-inverting input of an additional operational amplifier is connected to a common bus. The drawing shows the structures of the scheme of the proposed device. The synchronous barrier filter contains an input inverting operational amplifier 1, a resistor 2, a block 3 of switched capacitors, and an additional inverting operational amplifier 4. The device works as follows. The inverting input of the input operational amplifier 1 is supplied with an input voltage containing a useful signal and interference. This voltage is amplified by amplifier 1 times K and through resistor 2 is fed to the inverting input of operational amplifier 4, which has a gain factor K. If the output of the amplifier is interfered with a frequency equal to or a multiple of the switching frequency, then the switched capacitors will begin to be charged with voltage interference (amplified amplifier 4. After several switching periods, a capacitor voltage is released across the capacitors, amplified by a factor Kj. At each time, the output of the amplifier 4 is the voltage accumulated on the capacitor, currently connected to the output of amplifier 4, i.e., the output of amplifier 4 has the same voltage as the capacitors, i.e., the interference voltage amplified by Kj extracted from the output signal of amplifier 1. the voltage is applied to the non-inverting input of amplifier 1, i.e. the feedback loop covering amplifier 1 is closed. Since the output signal from amplifier 1 is fed to its non-inverting input through inverting amplifier 4, the feedback is negative. The presence of frequency-dependent feedback leads to interference suppression at the output of the device. The suppression ratio is proportional to the loop gain, equal to the product K K j. Nprjenpe useful signal, the frequency of which does not coincide with the switching frequency or its multiple. in block 3, the capacitors are not allocated, but transmitted to the output with a transfer coefficient K ;,. Consequently, the dynamic range of the device depends only on the gain of amplifier 1 and can be made as large as possible by choosing K, equal to one. In this case, the suppression ratio of the device is determined by a loop gain factor equal to K K2. By choosing K as large as possible, we obtain a high interference suppression ratio with a wide dynamic range of the device. In addition, the amplifier 4 switched on according to the proposed scheme provides the multiplication of the constant time of the synchronous switched RC filter by Kg times. The multiplication mechanism is similar to that in an active integrator with a capacitance in the feedback circuit of an operational amplifier. With a loop coefficient equal to K Kg, the barrier bandwidth must be expanded to K 2. Times. However, due to the simultaneous increase in the constant time of the synchronous-switched RC filter by K, this does not occur. In the proposed device, the stopband does not depend on the interference suppression factor and is determined only by the elements of R and C of the synchronous-switched filter. With the same depth of interference suppression with the known device, the proposed one has a significantly larger dynamic range. Thus, with a suppression depth of 60 dB, the dynamic range of the proposed device exceeds the dynamic range of the known one by 30 dB. Such a significant gain makes it possible to use the proposed device for processing signals having a high peak factor, for example, when measuring the characteristics of atg sphere interference, having a significant impulse component, as well as in other areas of radio engineering. Invention Formula A synchronous barrier filter containing an input inverting operational amplifier, an additional inverting operational amplifier, the inverting input of which is connected to the junction of a resistor and a block of switched capacitors, and the output to a non-inverting input of an input inverting operational amplifier, characterized in that, in order to expand the dynamic range, other terminals of the resistor and the block of switched capacitors are connected to the outputs of the input inverting Discount inverting amplifier and auxiliary amplifier, respectively, the non-inverting input of the additional operational amplifier is connected to the common bus.

Источники инфори|ации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account during the examination

1.Щекотов А.Ю., Гол вин A.M. След щий режекторйый фильтр на частоту сети и ее гармоники. - Приборы и техника эксперимента, 1978, I 4, с. 175-178.1. Schekotov A.Yu., Gol vin A.M. The next notch filter on the network frequency and its harmonics. - Instruments and Experimental Technique, 1978, I 4, p. 175-178.

2.Патент Швейцарии № 610689, кл. Н 03 Н 7/10, опублик. 30.04.79.2. The patent of Switzerland No. 610689, cl. H 03 H 7/10, published. 04.30.79.

22

Выуод Vyuod

Claims

Claim

A synchronous blocking filter, containing the input inverting operational amplifier, an additional inverting operational amplifier, the inverting input of which is connected to the connection point of the resistor and the switched capacitor unit, and the output is connected to the non-inverting input of the input inverting operational amplifier, characterized in that, for the purpose of expansion dynamic range, other outputs of the resistor and switched capacitor unit are connected to the outputs of the input inverting operational amplifier additional inverting amplifier, respectively, the non-inverting input of the additional operational amplifier is connected to the common bus.