ПРОСТЫЕ ЦИФРОВЫЕ ФИЛЬТРЫ

Автор: И.П. Шелестов, г. Москва

Используя логические микросхемы, можно собрать фильтр, обеспечивающий прохождение импульсов до определённой частоты. На основе комбинации таких схем можно обеспечивать пропускание или режекцию полосы частот. При этом цифровой фильтр позволяет получить почти идеальную фильтрацию импульсного сигнала, что может пригодиться, например, в приёмнике для борьбы с помехами.

На рис. 1 показан фильтр низких частот (ФНЧ), выполненный с использованием RC – цепей, установленных на входе RS – триггера. Частота среза (Fcp) у такого фильтра зависит от времени заряда конденсаторов до порогового уровня, при котором триггер переключится. Она может быть определена по формуле:

Fcp = 1/1.37RC,

При условии, что R=R1=R2, a C=C1=C2.

Рис. 1

Для элементов, указанных на схеме (при Uпит = 6В), она составит 4,7 кГц. Так как время разряда конденсаторов через диоды VD1 и VD2 (и соответствующие входы логических элементов) очень мало, то если входная частота импульсов будет превышать Fср всего на 10 Гц, конденсаторы не успеют зарядиться до логического уровня и триггер DD2.1 переключаться не будет.

Рис. 2

На рис. 2 показана схема полосового фильтра, выполненная на трёх микросхемах. Она состоит из двух аналогичных каналов, обеспечивающих фильтрацию нижних частот. В отличие от вышеприведённой схемы, в этой имеются перезапускаемые одновибраторы (DD2.2 и DD3.2). На выходах DD2/13 и DD3/13 будет присутствовать лог. «1», пока частота входных импульсов не превысит Fcp.

Для того, чтобы обеспечить прохождение на выход только узкой полосы частот, два канала фильтра имеют разные частоты среза (Fcp1 и Fcp2). Лог. «1», подаваемая на вход DD1/13, разрешает прохождение входной частоты на выход. Но так как переключение триггера DD2.1 происходит только когда на его входе D (DD2/9) присутствует лог. «1», триггер DD3.2 обеспечивает режекцию частот ниже его частоты среза Fcp1.

Для нормальной работы цифрового фильтра постоянная времени цепей R7 – C7 и R8 – C8 должна быть больше, чем минимальная длительность импульсов, приходящих на вход схемы. Это необходимо для то, чтобы триггеры одновибраторов постоянно находились в одном из своих устойчивых состояний (импульсы с выходов DD1/10 и DD1/3 не дадут зарядиться конденсаторам С7 и С8 до уровня, при котором происходит обнуление триггера).

Поняв принцип работы данного фильтра, несложно ввести небольшие изменения, которые позволят превратить схему в режекторный фильтр или фильтр верхних частот.

Максимальный частотный диапазон такого фильтра ограничивается лишь быстродействием применяемых микросхем.

«Радиолюбителям полезные схемы», вып. 4