УСИЛИТЕЛЬ С ПОДАВЛЕНИЕМ ПОМЕХ

Полезная модель относится к радиоэлектронике, в частности, к частотно-избирательным средствам на основе фильтра нижних частот с подавлением шумовой составляющей входного сигнала.
Известен RC-фильтр нижних частот первого порядка, принятый в качестве аналога (Практическое руководство по расчетам схем в электронике: Справ, в 2 т. Т. 2: Пер. с англ. / Под ред. Ф.Н. Покровского. - М.: Энергоатомиздат, 1993, с. 76, рис. 19.37, а), который содержит резистор, конденсатор и усилитель.
Недостатком данного RC-фильтра нижних частот первого порядка является отсутствие функции подавления шумовой составляющей входного сигнала, что ведет к ухудшению параметра сигнал-шум.
Известен RC-фильтр высоких частот первого порядка, принятый в качестве аналога (Практическое руководство по расчетам схем в электронике: Справ, в 2 т. Т. 2: Пер. с англ. / Под ред. Ф.Н. Покровского. - М: Энергоатомиздат, 1993, с. 76, рис. 19.37, б), который содержит резистор, конденсатор и усилитель.
Недостаток данного RC-фильтра верхних частот первого порядка заключается в блокировке нижних частот входного сигнала.
Известен активный фильтр нижних частот третьего порядка, принятый в качестве аналога (патент РФ №2242840 на изобретение от 02.06.2003 г.), который содержит два операционных усилителя, четыре резистора и два конденсатора.
Недостатком данного активного фильтра нижних частот третьего порядка является отсутствие функции подавления шумовой составляющей входного сигнала, что ведет к ухудшению параметра сигнал-шум.
Известен полосовой фильтр и метод калибровки полосового фильтра принятый в качестве прототипа (патент US №8648652 В2 на изобретение от 23.08.2012 г.), который содержит фильтр высоких частот, состоящий из второго резистора и второго конденсатора, усилитель, имеющий инвертирующий и неинвертирующие входы, первый резистор, подключенный между неинвертирующим выходом и инвертирующим входом усилителя, первый конденсатор, подключенный между инвертирующим входом усилителя и выходом инвертора, входом которого является неинвертирующий выход усилителя.
Недостатком данного полосового фильтра является низкая точность подавления высокочастотной составляющей входного сигнала, связанной с задержкой обратной связи.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении точности подавления высокочастотной шумовой составляющей входного сигнала за счет разности входного сигнала и отфильтрованной высокочастотной шумовой составляющей входного сигнала с последующей фильтрацией входного сигнала фильтром нижних частот.
Для достижения указанного технического результата в усилитель с подавлением помех содержит первый усилитель, первый положительный полюс входного сигнала, первый резистор, подключенный между инвертирующим и неинвертирующим входами первого усилителя, первый конденсатор, подключенный между положительным полюсом входного сигнала и неинвертирующих входом первого усилителя, второй резистор, второй конденсатор, дополнительно введены второй и третий усилители, отрицательный полюс входного сигнала.
Отрицательный полюс входного сигнала одновременно подается на инвертирующий вход первого и второго усилителя. Положительный полюс входного сигнала одновременно подается на неинвертирующий вход второго усилителя и через фильтр высоких частот, состоящий из первого конденсатора и первого резистора, на неинвертирующий вход первого усилителя. При этом коэффициенты усиления первого и второго усилителя равны.
Выходные сигналы первого и второго усилителей одновременно подаются соответственно на инвертирующий и неинвертирующий входы третьего усилителя. Третий усилитель имеет произвольный коэффициент усиления. Выходной сигнал третьего усилителя проходит через фильтр нижних частот для последующей обработки, например, при помощи аналого-цифрового преобразователя.
На фигуре показана схема усилителя с подавлением помех.
На фигуре показано:
1 - отрицательный полюс входного сигнала;
2 - первый усилитель;
3 - второй усилитель;
4 - положительный полюс входного сигнала;
5 - первый конденсатор;
6 - первый резистор;
7 - третий усилитель;
8 - второй резистор;
9 - второй конденсатор;
10 - отфильтрованный выходной сигнал третьего усилителя.
Технический результат достигается следующим образом.
Отрицательный полюс зашумленного входного сигнала 1 подается одновременно на инвертирующий вход первого 2 и второго 3 усилителей. Положительный полюс зашумленного входного сигнала 4 подается на неинвертирующий вход второго усилителя 3, и через фильтр высоких частот, состоящий из первого конденсатора 5 и первого резистора 6, на неинвертирующий вход первого усилителя 2. Первый 2 и второй 3 усилители имеют одинаковый коэффициент усиления, равный п.
Выходной сигнал первого усилителя 2 представляет собой отфильтрованную, усиленную в n раз высокочастотную шумовую составляющую зашумленного входного сигнала. Выходной сигнал второго усилителя 3 представляет собой усиленный в η раз зашумленный входной сигнал. Выходной сигнал первого усилителя 2 представляет собой усиленный в η раз высокочастотный шум входного сигнала. Выходные сигналы первого 2 и второго 3 усилителей подаются соответственно на инвертирующий и неинвертирующий входы третьего усилителя 7 с последующим вычитанием в нем из усиленного в n раз зашумленного входного сигнала усиленной в n раз высокочастотной шумовой составляющей. Выходной сигнал третьего усилителя 7, прошедший через фильтр нижних частот, который состоит из второго резистора 8 и второго конденсатора 9, пригоден для последующей обработки, например, аналого-цифровым преобразователем.
Таким образом, точность подавления высокочастотной составляющей входного сигнала повышается за счет одновременного поступления усиленного в n раз вторым усилителем 3 зашумленного входного сигнала на неинвертирующий вход третьего усилителя 7 и усиленной в η раз отфильтрованного высокочастотного шума входного сигнала на инвертирующий вход третьего усилителя 7, с последующим вычитанием в нем указанных сигналов. После чего выходной сигнал третьего усилителя 7, дополнительно сглаженный фильтром нижних частот, который состоит из второго резистора 8 и второго конденсатора, пригоден для последующей обработки, например, аналого-цифровым преобразователем.