Дискретный фильтр
Иллюстрации
Реферат
ДИСКРЕТНЫЙ ФИЛЬТР, содержаший два операционных усилителя, входы которзьос через первый перекшочатель соединены с перЕолм siOBonoM пер вого переК1енНо1Ч редисТЕ ра, второй вы вод которого соединен с вхоас фильтрй, В1ьвсоды первого я «гараго усилителей соешшены с перекту вахзваот контактвмв соответст нно второго и третьего ключатёлей, размыкающий контакт втсцммго переключателя ссёдавен через перв мвсшта6(фукшшй резистор с пер вого операцнонногЧ) усилителя, эвмыкох щий коЕпакт второго дереклоочатепя через першА запоминаюижй элемент сввзая с входом первого операдисжшн о уси лител1я, зеЁмыкаюший контакт переключателя соещшен Через вто{хэА маса абдрующий резистор с входом втр рого операпиовного усилителя, paaMti. : : -каюший icoBTaKT третьего переключателя ( через второй запоминаюодай элемент связан с взюдом второго операдионного усилителя , второй переменный резистор, один вывод которого соедини с ъхорцум 4юльтра, третий переменный резистор и датчик 1)еменных инт валов, шяход ко торого соедини с управляющими входами перекл10%1телей, о т л и ч & ю щ и йс я TeMt что, с целью расшире жя диапазона «вменения частотной характеристики , дискретный фильтр содержит четвертый и пятый переклкучатели переключающий контакт четвертого переклклЕателя соединен с втр1адм выводом вторсяч) переменного pej rcropa, ражыыкакшшй контакт четвертого переключателя соединен с входом перв(ях} оперависяного усшштеая и с замывающем конфактснл первого переключателя, а замьаЕаю1оаий кс стакт с вхооом второго (жерашонного усилив теля и с размыкающим контактом nei o-го лереклосухателя, ра « ыкаюший коятвкт пятого переключателя х}единен с разэ мыкающим контактом вторсах перевяюNd ;о теля, эамыкаюпоД контакт пятого перевключателя - с замыкающим ка сеагкм ; третьего переключателя, лерекяючаюопй iA ж л -коавпакт пятого переключателя соединен с фвпы, а третий переменшлй j резостор включен между замыкающим и реэмыкаюйшм контактами пятопо переяяаачлуецаь
уцр. 606 8 7/18; 8 05 В 11/36
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автцеснонм саИретегьствУ (21) 3381771/18-24 . " «аюшнй контакт третьего переключателя (22) 12. 01.82 через вторуй запоминающий элемент свя(46) 15.07.83. Bxia, M 26 .. зан с входом второго операционного уси(72) Н, Е. Болгов . . лктелЯ втоРой пеРеменный scTOP. (71) Ордена Ленщ а институт кнберне- один вывод которого соедннен с входом тики АН Украинской ССР . .. фарп тра, третий переменный реенстор к. (53) 681. 3 (088,8) ..:: датчик временных интервалов, выход ко(56) 1. Авторское свидетельство СССР торого соединен с уцравляющимн входа Ж 705468, кл. QQ6g 7/18, 1975. ми переключателей, о тл н ч а ю щ и й2. Авторское свидетельство СССР с я тем, что, с целью расширения днацаK 813454, ки. 606 6 7/18, 1979 зона изменения частотной характернстя« (прототип). — as, дискретный фнльтр содержит четвер тый н пятый переключателн, переклкжцо- (54) (57),ЦИСКРЕТЯЫЙ ФИЛЬТР, со-;.. щнй контакт четвертого перекл очат ля держащий два операционных усилителяе . соединен с вторым выводом второго опе входы которых через первый переключа-. ремiного р :. стора, размыкающий кон. I тель соединены с первым выводом пер- такт четвертого переключателя соедннен вого переменного резистора, второй вы-: с. входом nepaare операционного уснлнте Ф соединены с переключающими контактамн с входом втррого операпнонного уснлн ключателей, размыкающий контакт второ= .: го переклюяателя, размыкающий контакт го переключателя соединен через перввй пятого переключателя соединен с разма цтабкрующнй резистор с входом àåð- мыкаищим контактом второго переклюзан с владом первого оцерацнонного усв...лищтакт пятс о переклкющтеля сседннен . переключателя соединен через второй «резко юр включен между замыкакааим и рого операционного усилителя, размй-.: - ключателя.
1Î29 186
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, и может быть использовано для формирования сигналов управления, изменяющихся по пропорционально-интегральному, пропорционально- 5 экспоненциальному, пропорциоиально-. дифференциальному, дифференциальному и другим законам.
Известны аналогичные устройства, выполненые на основе запоминающих >0 блоков и переключателей. Одно иэ нихдискретный интегратор - состоит иэ двух запоминающих блоков, входы которых соединены через переключатель и переменный резистор со входом устройства, 35 а выходы их объединены через второй переменный резистор, оба вывода которого через второй переключатель соединены с выходом устройства. Запоминающие блоки выполнены на основе опера- 20 ционного усилителя, запоминающего элемента, переключателя и резистора 1 .
К недостаткам дискретного. интегратора следует отнести малое число выполняемых операций: он преобразует 25 входные сигналы по интегральноиу закону и осуществляет акспоненциальное; сгла живание.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой- 3а ство, построенное на базе двух запоминающих блоков, каждый представляет собой операционный усилитель с подключенными к его входу запоминающему элементу и резистору другие выВОды которых соединены через переключатель с выходом усилителя. Инвертирующие входы усилителей объединены через третий переключатель и через переменный резистор соединены с входом устройства. 4О
Данное устройство формирует выходной сигнал по пропорционально-.интегрально му закону $2) .
Недостатком его является ограниченный набор реализуемых частотных харак- 45 теристик.
Цель изобретения — расширение диапазона изменения частотной характеристики.
Поставленная цель достигается тем, что дискретно фильтр, содержащий два операционных усилителя, входы кОторых через первый переключатель соединены с первым выводом первого переменного резистора, второй вывод которого соеди .%5 нен с входом фильтра, выходы первого и второго усилителей соединены с переключающими контактами соответственно второго и третьего переключателей, размыкающий контакт второго переключате- Ф ля соединен через первый масштабирующий резистор,с входом первого операционного усилителя, замыкающий контакт второго переключателя через первый запоминающий элемент связан с входом первого операционного усилителя, замыкающий контакт третьего переключателя соединен через второй масштабирукеций резистор с входом второго операционногО усилителяр размыкающий контакт тре тьего переключателя через второй запоминающий элемент связан с входом второго операцяониого усиЛителя, второй леременный резистор, один вывод которого соединен с входом фильтра, третий переменный резистор, и датчик временных интервалов, выход которого соединен с управляющими вхоцами переключателей, содержит четвертый и пятый переключатели, перключающий контакт четвертого переключателя соединен с вторым выводом второго переменного резистора, размыкающий контакт четвертого переключателя соединен с входом первого операционного усилителя H с замыкающим контактом первого переключателя, а замыкающий контакт — с входом второго операционного усилителя и с раэмыкающим контактом первого переклюяателя, размыкающий контакт пятого переключателя соединен с размыкающим контактом второго переключателя, замыкающий контакт пятого переключателя — c замыкаю«цим контактом третьего переключателя„пере«япочающий контакт пятого переключателя соединен с выходом фильтра, а третий переменный резистор включен между замыкаю«цим и размыкаиацим контактами пятого переключателя.
На чертеже представлена схема диск
peTHoro фильтра е
Дискретный фильтр содержит датчик
1 временных интервалов, переключатель
2, переменные резисторы 3 и 4, переключатели 5 и 6, переменный резистор
7, переключатель 8, операционный усилитель 9, масштабирующий резистор 10, запоминакиций элемент 1 1, переключатель
12, операционный усилитель 13, масшта бичующий резистор 14, запоминающий элемент 15.
Дискретный фильтр работает следую щим Образом.
При положннии переключателей, указанном на чертеже, с выхода усилителя
9 через переключатель 8 снимается
Э 102Î сумма У(6 ) текущего входного сигнала
Х(Ь ) и cRrHmfa, aanacaBHbke в запоминаю щем элементе 11 на предыдущем такте.
Запоминакацнй элемент 15 находится в .режиме записи он фиксирует сумму те» 5 кушего вещного сигнала, постушцощего через резИстор 4, и сигнала У(&), поступающего через резисторы 7 и 14 на вход усилителя 13.
По команде датчика 1 роли усилителей 10, 9 и 13, ; а также запоминающих элементов 11 и 15 меняются.
В результате при нулевых начальных усповиях фильтр реализует алгоритм
15 где
20 40 „"44 10, kwo К=
: Ъ 4 + 1о
В í и от H кофф- 25 циентов К., K < и К> фильтрующие .свойстав меняются.
При КЗ 11 К4 Кя. второе сл » гаемое, как и первое, отрицательно. К текущему значению входного сигнала на и-м шаге прибавляются значения вход30 ных сигналов на и-1 шагах. Устройство преобразует входные сигналы по пропорционально-интегральному закону.
При К * 1; К, К - второе слагае-мое равно нулю. Устройство работает в ре»киме пропорционального звена, При К " 1; K<4Kg - иэ текущего значения входного сигнапа вычитается сумма предыдущих значений. Устройство 40 преобразует сигналы по пропорциональноинтегральному закону, приием интегральsas составляющая имеет противоположный
1.1 знак.
ka.
При 0%+< 1; Q> К и Кр — „- 4$ второе слагаемое отрицательно. К текущему значению входного сигнала прибавляется сумма предыдущих значений, убывающих по величине. Устройство реализует
50 пропорционально-експоненциальное сглаживание. К2, При К 1; К„) К и К „- второе слагаемое равно нулю. Устройство вырождается в пропорциональное звено.
При К», 1; К > К и K < - втоЪрое слагаемое положительно. Оно пред ставляет собой убываюшук геометрическую прогрессию со знаменателем К .
Из текущего значения входного сигнапа вычитаются убывающие по вепичинее предыдущие значения„В этом случае устройство преобразует сигналы по пропорционально-дифференциальному закону с замедлением.
При К с 1; К. К вЂ” второе слагаемое положительно, фильтр дифферен.цирует с замедлением входной сигнал, При К>< 1; К <К - второе слагае мое положительно и вычитается оно иэ
I текущего значения с большим удельным весом, чем в предыдущем случае, результатом чего является изменение знака выходного сигнапа на противоположный. Операция напоминает пропорционально-дифференциальное преобразование с замедлением, причем в установившемся режиме пропорциональная составлякяная имеет другой знак.
При К * О (сопротивление резистора
7 ) формула (1) преобразуется к виду и{ )- и {+)+ l(< X и-<, (2) тогда при К К устройство формирует сигнал по пропорционально-дифференциальному закону.
При К О; К < К2, фильтр осуществляет дифференцирование в дискретной форме.
Постоянная времени интегрирования и замедления устройства определяется соотношением коэффициентов К, К, К. и частотой срабатывания датчика временных интервалов 1.
Дискретный фильтр обладает значительно большими функциональными воэможнося. ями, чем устройство-прототип, что и определяет технико- экономический эффект от использования изобретения.
1029186
Составитель Г. Осипов редактор Т. Парфенова Техред Т.Маточка, Корректор Г. Решетник
Заказ 4981/47 Тираж 706 Псдписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113038, Москва, Ж 38, Раушская наб., д. 418
Филиал ППП "Патент, r. Ужгород„, ул. Проектнаа, 4