
- •2.1. Краткие теоретические сведения
- •Расчет параметров ждущих генераторов
- •3.1. Краткие теоретические сведения
- •Библиографический список
- •4.2. Цель работы
- •4.3. Содержание работы и порядок ее выполнения
- •4.3.1. Порядок расчета элементов схемы
- •5.1. Краткие теоретические сведения
- •5.2 Цель работы
- •Содержание работы и порядок ее выполнения
- •5.3.1. Порядок расчета элементов схемы
- •5.3.2. Порядок выполнения работы
- •Краткие теоретические сведения
- •Цель работы
- •Содержание работы и порядок ее выполнения
- •Порядок расчета элементов схемы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Краткие теоретические сведения
- •Продольные и поперечные помехи.
- •Защита входа экраном
- •Подавление помех активными фильтрами
- •Подавление помех активными фильтрами.
- •Цель работы
- •Содержание работы
- •Расчет и исследование схемы подавления
- •8.3.2. Расчет и исследование комбинированной схемы
- •8.3.2.1 Расчет фильтра нижних частот производим
- •8.3.2.2. Расчет фильтра верхних частот производим по следующей методике
- •8.3.2.3. Исследование комбинированной схемы подавления помех
- •Литература
Подавление помех активными фильтрами.
Нормализация сигналов
Эффективным способом подавления продольных помех, как было показано выше, является применение дифференциальных схем подавления синфазных помех и применение гальванических развязок. Одним из эффективных способов подавления поперечных помех (если спектры мощности помех и сигналов не совпадают) является фильтрация сигналов.
Для оценки степени «засоренности» полезного сигнала помехами используют понятие отношения сигнал-шум (с/ш). Оно определяется по формуле
Ксш=U
/U
(8.9)
где U - квадрат амплитуды среднего полезного сигнала, U - квадрат амплитуды среднего сигнала помехи.
Через это отношение удобно, например, выразить степень улучшения качества сигнала дифференциальным усилителем с высоким коэффициентом ослабления синфазного сигнала. Если отношение с/ш на входе усилителя обозначить как Ксшвх, то на выходе это соотношение будет определяться формулой
Ксшвых=Ксшвх*К
,
(8.10)
где
Косс=
- коэффициент ослабления синфазного
сигнала; Кпс - коэффициент передачи
полезного сигнала; Кпсс –
коэффициент передачи синфазного сигнала
помехи.
В общем случае, как полезный сигнал, так и сигнал помехи можно считать случайными функциями времени, свойства которых задаются вероятностями характеристиками. Часто известны бывают две из них: интенсивность сигнала (задаваемая либо среднеквадратичным значением, либо среднеквадратичной плотностью) и граничная частота спектра сигнала ωгр, определяемая полосой частот, в которой сосредоточена большая часть мощности сигнала.
Рисунок 8.11
На рис.8.11 показан пример спектрального состава полезного Sс(ω) и шумового SП(ω) сигналов с граничными частотами спектра ωгрс и ωгрп соответственно.
Если на выходе устройства, несущего полезный сигнал и сигнал помеху, поставить фильтр нижних частот с частотной характеристикой Кф(ω), которая согласована со спектром полезного сигнала (пропускает без подавления полезный сигнал), то для этого примера нетрудно видеть, что значительная часть сигнала помехи будет подавлена.
Отношение с/ш на выходе фильтра можно оценить по приближенной формуле
Ксшф
0,5Ксшу(ωгрп/ωср),
(8.11)
где Ксшу – отношение сигнал/шум на выходе усилителя, после которого осуществляется фильтрация.
Если обеспечить реализацию комплексного подавления помехи (нормализация сигнала) с помощью схемы синфазного подавления и с помощью схемы фильтрации, то совместная запись выражений 8.10 и 8.11 позволяет получить соотношение
Ксшу=Ксшвых,
Ксшф/Ксшвх=0,5(ωгрп/ωср)К . (8.12)
Формула 8.12 позволяет оценить общее повышение соотношения с/ш схемой нормализации.
При оценке реально достижимого отношения с/ш для рассматриваемого случая, необходимо учитывать несколько взаимно-противоречивых факторов. Понижение частоты среза фильтра низких частот (ФНЧ) приводит к улучшению подавления помех, но нельзя ωср выбирать ниже граничной частоты спектра полезного сигнала, чтобы не исказить полезную информацию.
С другой стороны, любой ФНЧ – это инерционная динамическая система, и с понижением ωср ее инерционность растет. Эти соображения необходимо учитывать при реализации любых фильтров.
Кроме того, улучшая качество сигнала, необходимо учитывать, что нет смысла «давить» шумы существенно ниже, чем погрешность используемых датчиков.