Дискретный фильтр

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскиСоцмалнстичесннреспублик(5 )М. Кд. Н 03 Н 17/04 с присоединением заявки М Рвударвтвкный квмтет СССР ае далею зоретвннй н вткрыт(23) Приоритет Опубликовано 07 07.82Бюллетень М 25 Дата опубликования описания 09. 07. 82 Ю)ДК 681.32(54) ДИСКРЕТНЫЙ ФИЛЬ разряду счетчика, усложняет конструкцию фильтра.Наиболее близким к предлагаемому является Фильтр, содержащий дифференцирующую цепочку, Формирователь строб" импульсов. и фильтрующее устройство. Формирователь строб-импульсов в такой фильтре выполнен на сдвоенном односта" бильном мультивибраторе, а фильтрующин устройством является трехвходовый вентиль НЕ-И 2 Д.Недостатками известного фильтра являются низкая помехоустойчивость, т.е. фильтр наряду с основной полосой пропускания.имеет боковые полосы, аже нестабильность полосы пропускаЭто вызвано тем, что Фильтр пост" роен на элементах, у которых размеща" ются способности и длительность выходных импульсов зависит от частоты входного сигнала. Так ния Цель изобоустойчив Изобретение относится к радиотех-. нике и может быть использовано в аналоговых и цифровых устройствах для фильтрации входных сигналов.Известен цифровой фильтр, содержащий счетчик, выходы .которого соединены с дешифраторами, управляемый ключ, управляющий вход которого через схему управления, состоящую из триггеров, схемы И, схемы ИЛИ и линий задержки с выходами дешифраторов 1. 11.Недостатком такого Фильтра является ограниченный диапазон частот, . обусловленный наличием в схеме линии 1 задержки, которая не осуществляет автоматической перестройки фильтра при изменении граничных частот полосы пропускания, так как при изменении полосы пропускания необходимо 20 менять параметры элементов линии задержки. Кроме того, наличие в схеме дешифраторов, вклочающих разрядные ключи, число которых соответствует тения - повышение помчб 4кроме того, второй фильтрующий блок содержит элемент И-НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, триггер и дифференцирующий элемент, выход которого соединен с первыми входами триггера и элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к Выходу элемента И-НЕ, первый и Второй вход которого является соответственно первым и третьим входами второго фильтрующего блока, выход элемента ИЛИ-НЕ подключен ко второму входу триггера, прямой и инверсный выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами второго фильтрующего блока, а вход дифференциирующего элемента и третий вход элемента ИЛИ-НЕ являются соответственно вторым и четвертым входами второго фильтрующего блока.На фиг. 1 представлена схема предлагаемого дискретного фильтра; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняю щие работу фильтра.Дискретный Фильтр содержит дифференцивующий элемент 1, формирователи 2 и 3 последовательностей прямоугольных импульсов, сдвинутых на полпериода, формирователь 4 строб-импульсов и два триггера 5 и 6, первый и второй фильтрующие блоки 3 и 8, эле.менты И 9-11, элемент И-НЕ 12, элемент ИЛИ-НЕ 13, триггер 1 М, конденсатор 15, дифференцирующий элемент 16, второй дифференцирующий элемент 17.фильтр работает следующим образом.На вход фильтра поступает последовательность прямоугольных импульсов. С помощью элемента 1 выделяют передний и задний фронты, которыми запускают формирователи 2 и 3. На выходе Формирователей 2 и 3 получают две последовательности. импульсов: синхронизирующая Р,1 (1 и оп роса (Р(Ц ), сдвинутых на полперио- да, частота следования которых равна частоте входного сигнала, Последовательность Г Ц подается на входы триггеров 5 и,6 для получения строб-импульсов, синхронным с входным импульсом.Триггеры 5 и 6 Формируют стробирую. щие напряжения соответственно нижних и верхних частот. Формируемые триггерами 5 и 6 напряжения управляютФормирователем М строб-импульсов. начало формирования обоих строб-импульсов совпадает с моментом появления первого импульса синхронизирующей Причем первый фильтрующий блек со-.держит три элемента И и конденсатор,выход которого подключен к первойу 45входу первого элемента И, второй Входкоторого соединен с выходом второгоэлемента И, первый Вход которого подключен к выходу третьего элемеыта И,первый и второй входы которого являют ся соответственно первым и Вторымвходами первого фильтрующегося блока,а второй вход второго элемента И иконденсатора являются соответственно третьим и четвертым входами первого фильтрующего блока, выход первогоэлемента И является выходом перВОгофильтрующего блока,з 9" 22Поставленная цель достигается тем, что в дискретный фильтр, содержащий формирователь ст роб-импульсов, первый вход которого является синхронизирующим входом фильтра, первый дифференцирующий элемент, Вход которого является входом фильтра и первый фильтрующий блок, выход которого является выходом фильтра, Введены два формирователя прямоугольных импульсов, два 1 о триггера, второй фильтрующий блок, второй дифференцирующий элемент, причем выход первого дифференцирующего элемента подключен ко входам первого и второго формирователя прямоугольных 5 импульсов, выход первого Формирователя прямоугольных импульсов соединен с первыми входами первого и Вторрго триггеров, выход второго формирователя прямоугольных импульсов соединен с первыми входами первого и Второго фильтруюших блоков, инверсный выход первого триггера подключЕн ко вторым входам первого и второго фиды рующих блакОВ и Второму Входу ФОРмирар 5 вателя строб-импульсов, третий Вход которого объединен с третьим Входом второго фильтрующего блока и подклю" чен к инверсному выходу второго триггера, второй вход которого соединен с первым выходом формирователястроб-импульсов, второй выход которого соединен со вторым входом первого триггера, прямой выход которого подключен ко входу второго дифференцирующега элемента, выход которого35 соединен с четвертым входом второго фильтрующего блока, первый выход которого подключен к третьему входу первого Фильтрующего блока, четвертый40 вход которого соединен со вторым выхо дом второго фильтрующего блока.146 Ьэлемент И 10, так как этот элемент 10открыт, последовательность импульсоапроходит на элемент 11 и далее навыход фильтра. Сигнал на выходе элемента 12 отсутствует. Если входнойсигнал лежит за полосой пропускания,то импульсная последовательность опро.са Г(С) или совпадает со строб-импульсами нижних и верхних частот илине совпадает с ними. Первый случайхарактерен для частот, лежащих вышеверхней частоты среза фильтра. Второйслучай характерен для частот, лежащихниже нижней частоты среза фильтра.Во втором случае, так как последовательность Опроса не совпадает состроб-импульсами ни верхних, ни нижних частот, сигнал на выходе Фильтраотсутствует.Если импульсная последовательность Ед(С) совпадает со строб-импульсамиверхних и нижних частот, то на выходе элемента И 9 появляется сигнал,так как последовательность апульсов опроса совпадает со стробом нижних частот. Вместе с этим, так как последовательность импульсов опроса совпадает и со стробом верхних частот, на инверсном выходе элемента 12 появляется последовательность отрицательных импульсов, передний фронт которых сбрасывает триггер 14, опрокинутый ранее гередним фронтом строб-импульсов нижних частот ( фиг. 2 В.,р). В результате элемент И 10 блока 7 закрывается, запрещая прохождение последовательности импульсов опроса Р(й) на выход Фильтра. Однако при опросе фильтрующейся последовательности юпульсов Г,(1), частота следования которых лежит за полосой пропускания фильтра, вследствие разной длительности стробов нижних частот и верхних частот, возможны случаи, когда импульсы на выходе элемента И-НЕ 12 появляются реже, чем импульсы на выходе элемента И 9. Это приводит к тому, что на выходе элемента И 10 появляются паразитные импульсы. Паразитные импульсы элемента И 10 опрашивают элемент 11, который не пропускает паразитные импульсы, так как в это время он закрывается отрицательными ьипульсами, поступающими с инверсного выхода триггера 14 (фиг. 2 к). Таким образом, блок 7 закрываетсялибо элементом И 10, либо элементом11 (фиг. 2 к,К) . 5 9422 последовательности Г 1 (Ц,а конец формирования совпадает с импульсом, появляющимся на соответствующем выходе формирователя строб-импульсов. Выходные импульсы формирователя 4 и сбрасы ь вают триггеры 5 и 6 и закрывают его.В закрытом состоянии формирователь 4 строб-импульсов находится до прихода следующего импульса синхронизирующей последовательности Р (т) . Стробоимпульсы (фиг, 2 с 1) нижних и верхних частот фиг, 2(Г)определяют полосу пропускания фильтра, причем строб- импульсы нижних частот определяют ниж. нюю границу среза фильтра, а строб импульсы верхних частот - верхнюю границу среза фильтра. Избирательность Фильтра в заданной полосе частот осуществляется благодаря тому, что синхронизирующие импульсы Е,1(С) 20 формирователя строб-импульсов 4 и импульсы опроса Г(1) сдвинуты относительно друг друга на полпериода. В результате импульсы опроса, лежащие в полосе пропускания фильтра, совпадают 5 по времени действия со строб-импульса. ми нижних частот (фиг. 204) и не совпадают со строб-импульсами верхних частот (Фиг, 2 д,З). Строб-импульсынижних частот поступают на элемент зо И 9 и на триггер 14 через элемент 16, а строб-импульсы верхних частот на элемент И-НЕ 12. На вторые входы элементов 9 и 12 поступает последовательность опроса Р (С).В исходном состоянии элемент 11 блока 7 всегда открыт,а элемент И 10 блока 7 закрыт. Как только на вход фильтра поступает сигнал, то Формируются строб-импульсы нижних и верхних 4 О частот. Передний Фронт строб-импульсов нижних частот опрокидывает триггер 14, в результате чего на второй вход элемента 10 выделяется разрешающее напряжение, и элемент И 10 открывается, Это напряжение не проходит,на элемент 11, так как запрещаоций ;вход элемента 11 закрыт конденсатором 15. Импульсная последовательность Г(С) опрашивает элементы И 9 и ИНЕ 12, Если входной сигнал лежит в полосе пропускания фильтра, то он совпадает со стробом нижних частот и не сов падает со стробом верхних частот (Фиг. 20, К 8) .В результате, если сигнал в полосе пропускания фильтра, на выходе элемента 9 появляется импульсная последовательность, которая поступает на7 9422При этом отрицательные запирающиеимпульсы на элемент 11 подаются через конденсатор 15. Если конденсатор15 убрать, выход фильтра будет всегдазакрыт, 5Нри работе фильтра возможно совпадение передне го фронта ст роб- импульсов нижних частот и импульсов сбросатриггера, что приводит к появлениюимпульсов на обоих входах триггера 10Это приводит к неустойчивой работе триггера 14, Для устойчивой работы триггера управления независимо отчастоты входного сигнала и для обеспечения анализа входного сигнала по 15всей длительности строба нижних час"тот, трехвходовой элемент ИЛИ-НЕ 13введен в режим исклочения сбрасывающих импульсов триггера 14 при совпаде.нии их с передним и задним фронтами щстроб-импульсов нижних частот,На выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 появляется единичный уровень импульсов,сбрасывающих триггер 14 только в томслучае, когда на всех трех входах - 25нулевой уровень, во всех остальныхслучаях на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 нулевой уровень, На первый вход элемента ИЛИ-НЕ 13 поступает последовательность отрицательных импульсов с зоинвертирующего выхода элемента 12.Ка второй вход элемента ИЛИ-НЕ 13через дифференцирующий элемент поступает передний фронт строб-импульсанижних частот, на третий вход - задний фронт этого импульса тоже черездифференцирующий элемент.В исходном состоянии, когда входной сигнал в полосе пропусканий фильтра, на выходе элемента И-НЕ 12 единичноный уровень, а на выходе элементаИЛИ-НЕ 13 нулевой уровень. Если часто.та входного сигнала выше верхней частоты среза Фильтра, то состояние элемента И-НЕ 12 меняется, и на его выходе появляется последовательностьимпульсов (нулевой уровень), котораяпоступает на первый вход элементаИЛИ-НЕ 13 и, в случае отсутствия надвух других входах положительных импульсов (нулевой уровень) инвертируется и проходит на выход. Импульсыпоступают иа сброс триггера 14 и сбрасывают его.В случаях, когда на третий входэлемента ИЛИ-НЕ 13 действует отрицательный импульс, а на один из оставшихся входов положительный импульс,совпадающий с передним или задним 46 8фронтом нижних частот, что соответствует единичному уровню на этом входе, элемент ИГИ-НЕ 13 не открывается и сброса триггера 14 не происходит. Таким образом, исклочаются сбои в работе триггера 14 и обеспечивается работа Фильтра в заданной полосе пропускания.Таким образом, введение двух Фильтрующих блоков, первый из которых содержит последовательно соединенные три элемента И, а второй - последовательно соединенные элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ и триггер и введение двух формирователей прямоугольных импульсов и двух триггеров обеспечивает формирование строб-импульсов, синхронных с входным сигналом и анализ входного сигнала по всей длительности строба, что позволяет пропускать на выход Фильтра только сигналы, лежащие в полосе пропускания и запрещать появление на выходе паразитных сигналов, вследствие чего повышается помехозащищенность фильтра.Формула изобретения1. Дискретный фильтр, содержащий формирователь строб- импульсов, первый вход которого является синхронизирующим входом Фильтра, первый дифференцирующий элемент, вход которого является входом фильтра, и первый Фильтрующий блок, выход которого являетсявыходом фильтра, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены два Формирователя прямоугольных импульсов, два триггера, второй фильтрующий блок, второй дифференцирующий элемент, причем выход первого дифференцирующего элемента подключен ко входам первого и второго формирователей прямоугольных импульсов, выход первого формирователя прямоугольных импульсов соединен с первыми входами первого и второго триггеров, выход второго формирователя прямоугольных импульсов соединен с первыми входами первого и второго фильтрующих блоков, инверсный выход первого триггера подключен ко вторым входам первого и второго фильтрующих блоков и второму входу формирователя строб-импульсов, третий вход которого обьединен с третьим входом второго фильтрую- щего блока и подключен к инверсному994224 выходу второго триггера, второй вход которого соединен с первым выходом Формирователя строб-импульсов, второй выход которого соединен со вторьи входом первого триггера, прямой выход которо- . го подключен ко входу второго дифференцирующего элемента, выход которого соединен с четвертьи входом второ. го фильтрующего блока, первый выход которого подклочен к третьему входу о первого фильтрующего блока, четвертый Ъход которого соединен со вторым выходом второго фильтрующего блока, 12. Фильтр по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что первый фильтрующий блок содержит три элемента И и конденсатор, выход которого подклочен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого подклочен к выходу третьего элемента И, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами первого фильтрующего блока, а второй вход второго элемента И и конденсатора являются соответственно третьим и четвертым входами первого Фильтрующего блока, выход первого элемента И 6 10является выходом первого фильтрующего блока.3. фильтр по и. 1, о т л и ч а ю"щ и й с я тем, что второй Фильтрующий блок содержит элемент И-НЕ, эле"мент ИЛИ-НЕ, триггер и дифференцирующий элемент, выход которого соединенс первыми входами триггера и элемен"та ИЛИ-НЕ, второй вход которого под"ключен к выходу элемента И-НЕ, первыйи второй вход которого являются соответственно первьи и третьим входамивторого Фильтрующего блокавыходэлемента ИЛИ-НЕ подключен ко второмувходу триггера, прямой и инверсныйвыходы которого являются соответствен"но первым и вторым выходами второгофильтрующего блока, в вход дифферен-цирующего элемента и третий вход эле"мента ИЛИ-НЕ являются соответственновторым и четвертым входами второгофильтрующего блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРН 365799, кл. Н 03 Н 7/02, 3973.2. ЦиФровой фильтр с переменнойполосой пропускания на двух интегральных схемах, "Электроника", М 4, т. 46,1973 (прототип).Реда Зака ор Н, Ковч 863/51ВНИИПИ екто исно 1 303 Филиал ПП Составитаь А.ева Техуеф . И.ТаперТираж 59осударственногоелам изобретенийосква ЖРау"Патентиа г. Уаг юиитети открыкая неЮРОД а ановКоетвПодСССРтийаб, З. 4/л. Проект