旋转电容滤波器主要性能指标研究 study on main performance indices of rotary capacitor filter.pdfVIP

第26卷第1期 电力自动化设备 V01．26No．1 2006年1月 ElectricPowerAutomation Jan．2006 Equipment o 旋转电容滤波器主要性能指标研究 刘 玮，郭 玉，韩福娟 (中国地质大学地球物理与空间信息学院，湖北武汉430074) 摘要：旋转电容滤波器RCF(RotaryCapacitorFilter)可以用通用运放、模拟开关及一般RC元件等器 件组成。有中心频率稳定、电路简单、成本低廉等优点。介绍了RCF基本原理并对其幅频特性、相 频特性及自身噪声等3个主要性能指标进行了实验研究．结果表明RCF具有良好的滤波特性，且 输出噪声很小．能满足一般电路的要求。 关键词：旋转电容滤波器；幅频特性；相频特性；内部噪声 933 文献标识码：A 中图分类号：TN713+．8；TM 在电子测量系统内对信号的各种预处理电路 当方波为高电平时，S。和S：连接到如图所示位 中，广泛采用各种滤波电路抑制干扰．提纯有用信 置，当方波为低电平时，S。和S：连接到开关的另一 号。对于高频信号通常选用￡C谐振电路，它具有p 端。这样．电路就通过电子开关周期性地变换给 值高，便于调谐等优点；然而对于低频信号，LC谐振 RC电路充电的方向，达到滤波的目的。 电路中的L体积大、制作困难，配谐更麻烦，且p值 根据运算放大器“虚短”与“虚断”原理及RCF 不易做高．若将集成运算放大器及兄C组成模拟电 基本原理[4-s]分析可得．电路的频率响应[6一]函数为 感￡。构成LC谐振电路。调谐也不易。显然。l组RC 脚，=揣一等至罢}× 只能对应某个固定的频率，而且R，￡。C均受温度及 老化的影响．工作频率的稳定性欠佳。 1+j[(c，一(2n—1)∞o]尺C 开关电容滤波器SCF(SwitchedCapacitorFilter)‘卜21 幅频响应为 用晶体振荡器产生的稳定的脉冲信号控制．使其频 率特性非常稳定．只要给出不同的频率。就可以非常 I脚)I=羔主击× 方便地控制滤波器的工作频率．具有良好的应用前 —产———垦—F(2) 景。其中，旋转电容滤波器RCF(RotaryCapacitor V1+{[∞一(2n一1)(IJ。]Rc}‘ Filter)可以选择通用运放、模拟开关以及普通尺C元 相频响应为 件．不必选择专用开关电容滤波器。因此。除了频率 (3) 特性稳定、窄带特性优良外，还兼备电路简单、成本 等效噪声带宽为 低廉的优点。 1 RCF基本原理 分析可知：RCF是一个梳状滤波器，各通带位于 RCF是一种特定开关电容滤波器．抑制噪声能 控制脉冲方波基频及其奇次谐波处，如图2所示(图 力很强。它由1个同步开关及1个RC积分电路组中工五分别为输入频率和中心频率，下同；帜／(丌Rt)对 成．用以实现被测信号与开关函数相乘和积分功能。 图l是利用运算放大器构成的RCF[3]实用电路。 电子开关S，和S：在方波信号控制下进行切换。 许与电子开关控制方波的基波或其奇次谐波频率相