Доброго времени суток!

На этапе разработки фильтра, столкнулся с проблемой.

Собрав и промоделировав схему простого RC-фильтра, выснилось следующее:
фильтрация происходит не всегда. Если сигнал имеет вид, показанный на рисунках, то помеха
подавляется, но если всплеск сместить на +45 или -45 градусов - всплеск не фильтруется

Как побороть эту проблему?

Пользоваться работающим симулятором.

В который раз порадовался, что не пользуюсь симуляторами, а пишу сам. В данном случае пример совсем простой - наложение синусоиды и короткого прямоугольного импульса, откликом на который будет импульсная характеристика фильтра. Для RC-цепочки это скачок (амплитуда пропорциональна площади вх. импульса), и спад по экспоненте.
Кстати, а почему Вы не привели результаты моделирования?

Кстати, а в чем это моделировалось?

Я вижу некое переполнение разрядности. Нельзя же сигнал под завязку диапазона подавать.

больше похоже на сумму синусоиды и коротких импульсов, это скорее моделируемые сигнал + помехе
без схемы и сигнала на выходе, с общих слов топикстартера, могу предположить что, когда импульс сдвинут, на четверть периода он попадает в область графика вблизи нуля и автору кажется что т.к. более заметен

Всплеск фильтруется одинаково независимо от его сдвижки во времени. Это факт, который следует из инвариантности любых процессов относительно времени. На практике могут быть нюансы -например наличие нелинейности в схеме, которые приводят к описанному ТС эффекту, но в симуляции с одной лишь RC цепью и источником сигнала такого просто не может быть.
ЗЫ. Чтото похожее может происходить, если в схеме имеется старенький ОУ подверженный инверсии фазы.

Схема моделировалась в Multisim 10. Схема в приложении.

Помеха моделировалась наложением короткого прямоугольного
импульса на синусоиду. Когда фаза для источника V2(синусоида)
равна -90 гр, то на выходе получаем хороший фильтрованный сигнал.
Но если поставить для источника V2, к примеру, фазу -60 гр, то помеха не фильтруется.

Что это? несовершенство фильтра или баг симулятора?

А Ваша оптопара не режет сигнал, когда он совпадает по фазе с пиками? За счет насыщения или чего-то еще?
А Вы считаете, что это RC не фильтрует?

Помеха это, что, имитация грозы . Попробуйте увеличить частоту помехи в 2, 3.. раза. Попробуйте просто одни помехи фильтровать.
Может симулятор не всесильный однако.

Кстати, наверное, это наиболее разумное предположение. Проверить запросто - уменьшить амплитуду самой синусоиды раза в два-три.

Судя по первым рисункам сигналы в противофазе.

Пробовал с другими оптронами, увеличивать частоту помех, уменьшать амплитуду синусоиды - ситуация не меняется.

Когда подаёшь просто помехи без синусоиды - фильтр работает нормально.

Встречный вопрос - как можно входной сигнал, изображённый на рисунке, получить в реальности?

Так же, подаете на вх. ОУ через килоОмные резисторы, два генератора , можно один генератор синусоиды с него на ждущий мультивибратори т.п.

Автор, с Ваших первых слов, мы можем обсуждать здесь только неправильную работу симулятора со схемой, состоящей из, прописью, всего двух деталей, резистора и конденсатора — никак не двух десятков, как сейчас.

Тема уже перешла на вторую страницу, а указанных Вами сигналов — на R5, т.е. на входе неправильно работающего RC-фильтра, и на C1, т.е. на его выходе — в ней всё ещё не показано.

Привожу осциллограммы на входе/выходе RC-фильтра и на входе/выходе оптрона.

Проверял при разных сдвигах помехи, выяснилось, что помеха не фильтруется, когда
она находится в пределах 50-90 градусов относительно начала периода (синусоиды).

Итого, RC-фильтр нормально работает, помеха нормально фильтруется, Ваша остальная схема тоже нормально работает, а правильная синхронизация с электросетью, если именно это Вам на самом деле нужно, делается на основе ФАПЧ и т.п. Естественно, какие-либо фильтры, искажающие сигнал, при этом надо наоборот убрать.

У Вас оптрон работает как компаратор, то выделяя помеху, то скрывая ее, если она не попадает на границу переключения. Фильтр работает как и положено.

Как можно побороть этот эффект? Чтобы на выходе был чистый сигнал при любых условиях

Вам уже сказали — нужна ФАПЧ.

Обычно для её создания достаточно простого счётчика МК с защёлкой и компаратором, помехи исключаются нелинейным фильтром, например мажоритарной логикой, так что на выходе такой программы легко получается "чистый сигнал при любых условиях".

Plain предложил самое правильное решение, его обычно используют чтобы почистить периодический сигнал, но если нет своего локального генератора на эту частоту или контроллера, то все усложняется.
Мне кажется можно попробовать решить проблему добавив гистерезис в цепь компаратора (диод оптопары). Например последовательно с диодом поставить тиристор на транзисторах, который будет открываться при бОльшем уровне на входе схемы (чем диод оптрона), но уже не закрываться пока напряжение не спадет до 0.