Сглаживающий фильтр

(19) (10 Н 03 Н 11 12 ОПИСА ИЗОБРЕТЕН У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВЮР лектвах.,6-4. р 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРГ 1 О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повышениебыстродействия в широком динамическом диапазоне и уменьшение пульсаций на выходе сглаживающего фильтра(СФ). В установившемся режиме постоянная н переменная составляющиевходного напряжения через резнстопоступают на выход СФ. Пульсации,присутствующие на выходе Сф, черезконденсатор (К) 3, усилитель 5, который осуществляет инвертирование,ограничитель напряжения (ОН) 7 иК 4 поступает на выход СФ, подавляя пульсации напряжения, Напряжениеограничения ОН 7 выбирается такойвеличины, чтобы пульсации самой низкой частоты входного сигнала проходи.ли без ограничения. В установившемся режиме стабилитрон 6, включенныйпараллельно усилителю 5, на работу СФвлияния не оказывает, так как егонапряжение выбирается больше макс,уровня ограничения ОН 7, но меньшеуровня ограничения усилителя 5. Приподаче скачка напряжения ОН 7 сразупереходит в режим ограничения, отрицательная обратная связь разрывается и К 4 начинает заряжаться черезрезистор 1 и выходное сопротивлениеОН 7. Напряжение на выходе Сф растети, проходя через К 3 н усилитель 5,ограничивается стабилитроном 6. К 3и 4 быстро заряжаются до установившегося режима, стабилитрои 6 закрывается, ОН 7 перестает ограничивать,и включается отрицательная обратнаясвязь усилителя 5 через резистор 2и К 3 в 41 ил.Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано длявыделения постоянной составляющей изпульсирующего напряжения.Цель изобретения - повышение быстродействия в широком динамическомдиапазоне и уменьшении пульсаций навыходе сглаживающего фильтра.На чертеже приведена электрическаяпринципиальная схема предлагаембгосглаживающего фильтра,Сглаживающий фильтр содержит первый 1 и второй 2 резисторы, первый 3и второй 4 конденсаторы, усилитель 5,стабилитрон 6 и ограничитель 7 напряжения.Усилитель 5 инвертирующий, ограничитель 7 напряжения неинвертирующий, напряжение ограничения 7 прямопропорционально выходному напряжению.Сглаживающий Фильтр работает следующим образом.В установившемся режиме постоянное напряжение с входа поступает через резистор 1 на выход сглаживающего фильтра.Переменная составляющая входногонапряжения также поступает через ре-,зистор 1 на выход сглаживающего Фильтра. Однако пульсации, присутствующие 30на выходе сглаживающего Фильтра, подаются через конденсатор 3 на входусилителя 5, где они иивертируются иусиливаются, Выходное переменное напряжение усилителя 5 поступает на ограничитель 7 напряжения, Напряжениеограничителя 7 напряжения выбираетсядля установившегося постоянного напряжения на выходе сглаживающего фильтра такой величины, чтобы пульсации 40самой низкой частоты входного сигналаустройства проходили с выхода усилителя 5 через ограничитель 7 напряжения без ограничения. Напряжение свыхода ограничителя 7 напряжения поступает через конденсатор 4 на выходсглаживающего фильтра, подавляя возникшие там пульсации напряжения. 1Таким образом, благодаря действию сильной отрицательной обратной связи, . осуществляемой с выхода усилителя 5 через ограничитель напряжения и конденсатор 4, импеданс на выходе сглаживающего фильтра по переменному току уменьшается и равен ". , гдеКХ- импеданс конденсатора 4, К -суммарный коэффициент усиления усилителя 5 и ограничителя 7 напряжениВ результате этого пульсации навыходе сглаживающего фильтра уменьК 1 Кшаются н враз,йцгде И - сопротивление резистораУровень ограничения напряженияусилителя 5 выбирается больше максимального значения уровня ограниченияограничителя 7 напряжения, а напряжение стабилитрона 6 выбирается больше максимального значения уровняограничения ограничителя 7 напряженияно меньше уровня ограничения усилителя 5. Поэтому в установившемся режиме стабилитрон 6 на работу сглаживаемого фильтра не оказывает влияния,При остутствии сигнала на входесглаживающего Фильтра на его выходе сигнал также отсутствует Приэтом уровень ограничения ограничителя 7 напряжения близок к нулю.При подаче скачка напряжения навход сглаживающего фильтра на еговыходе напряжение начинает расти,Это изменение через конденсатор 3 по.дается на вход усилителя 5, усиливается и подается на вход ограничителя 7 напряжения. Поскольку уровеньограничения ограничителя 7 напряжения близок к нулю, то ограничитель 7напряжения сразу переходит в режимограничения. При этом отрицательнаяобратная связь усилителя 5 через резистор 2 и через конденсаторы 3 и 4разрывается и конденсатор 4 начинаетускоренно заряжаться с малой постоянной времени через резистори выходное сопротивление ограничителя 7напряжения, При этом напряжение навыходе сглаживающего фильтра начинает ускоренно возрастать. Это изменение передается через конденсатор 3,усиливается усилителем 5 и начинаетограничиваться стабилитроном 6, Усилитель 5 при этом в режим насыщенияне входит, так как напряжение стабилизации стабилитрона 6 выбрано мень"ше напряжения ограничения усилителя5, Поэтому напряжение на входе усилителя 5 примерно равно нулю и в переходном и в установившемся режиме.По этим причинам постоянная временизаряда и разряда конденсатора 3 остается малой в любом режиме, равнойпроизведению сопротивления резистора1 н емкости конденсатора 3. ПоэтомуСоставитель Ю.МедведевРедактор А.Сабо Техред О.Сопко Корректор М.ДемчикЗаказ 1.722/57 Тираж 816 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и откргтий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,4 3 12 конденсаторы 3 и 4 быстро заряжаются через резистор 1 до установившегося значения, т.е, до значения постоянной составляющей напряжения на входе сглаживающего фильтра.После того как напряжение на выходе устройства достигнет установившегося значения, ток через конденсатор 3 уменьшается, напряжение на входе и соответственно на выходе усилителя 5 уменьшается, стабилитрон 6 закрывается. Напряжение ограничения ограничителя 7 пропорционально выходному напряжению сглаживающего фильтра. Вследствие этого напряжение ограничения ограничителя 7 увеличивается и перестает ограничивать. Приэтом снова включается отрицательная обратная связь усилителя 5 через резистор 2 и конденсаторы 3 и 4, и для пульсаций напряжений на выходе сглаживающего фильтра импеданс конденсатора 4 значительно уменьшается, что обеспечивает малый уровень пульсаций на выходе сглаживающего фильтра,При уменьшении напряжения на входе сглаживающего фильтра характер процессов аналогичен, При уменьшении напряжения на входе сглаживающего фильтра уменьшается напряжение и на его выходе, поэтому уровень ограничения напряжения ограничителя 7 напряжения падает до тех пор, пока напряжение на выходе сглаживающего фильтра не достигнет установившегося значения. Это обеспечивает работу ограничителя 7 напряжения в переходном процессе в режиме ограничения, создавая ускоренный разряд конденсаторов 23342 43 и 4. В остальном характер процессааналогичен описанному.Когда на вход сглаживающего фильтра подается малое напряжение, установившееся значение напряжения на еговыходе также мало и ограничитель 7напряжения ограничивает напряжениена ничком уровне. Если скачок напряжения на входе устройства увеличивается, увеличивается и уровень ограничения ограничителя 7 напряжения.Этим обеспечивается высокое быстродействие устройства в широком динамическом диапазоне входных напряже нийф Формула изобретения Сглаживающий фильтр, содержащийпервый резистор, первый вывод кото О рого является входом, а второй - выходом сглаживающего фильтра, первый и второй конденсаторы, первые выводы которых подключены к второму выводу первого резистора, а вторые соединены между собой через второй резистор, причем второй вывод первого конденсатора соединен с входом усилителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия в широком динамическом диапазоне и уменьшения пульсации на выходе, в него введены стабилитрон, включенный между входом и выходом усилителя, и ограничитель напряжения, вход которого подключен к выходу усилителя, управля. З 5 ющий вход - к второму выводу первогорезистора, а выход - к точке соединения второго резистора и второго конденсатора.