Лекция 27

Лекция 27

RC-фильтры.

Вопросы лекции:

1. Классификация фильтров.

2. Схемы и принцип работы RC фильтров.

Общие сведения о фильтрах

Фильтр — это электрическая цепь, рассчитанная на пропускание сигналов в определенной полосе частот и подавления сигналов вне этой полосы. Электрические фильтры можно классифицировать по различным признакам: пропускаемым частотам, схемам звеньев, типу элементов и их характеристикам.

Рис. 27.1. АЧХ (идеальные) фильтров; а — ФНЧ; б — ФВЧ; в — ПФ; г — РФ_.

В зависимости от пропускаемой или задерживаемой полосы частот различают:

• фильтры нижних частот (ФНЧ) (рис. 27.1, а).

Они пропускают токи всех частот от f_c=0 (постоянный ток) до f_c — частот среза, разделяющей полосы пропускания и задерживания (от f_c до ∞);

• фильтры верхних частот (ФВЧ) — полоса пропускания f_c — ∞ задерживания 0 — f_c (рис. 27.1, б);

• полосовые фильтры (ПФ) имеют одну полосу пропускания от f_c₁
до f_c₂ и две полосы задерживания; 0 — f_c₁ и f_c₂ — ∞ (рис. 27.1, в);

• заграждающие или режекторные фильтры (РФ) в противоположность ПФ имеют две полосы пропускания от 0 до f_c₁ и от f_c₂ до ∞ также полосу задерживанияf_c₁— f_c₂ (рис.27.1, г).

В зависимости от схемы фильтры могут быть одно или многозвенными. Простейшие звенья фильтров представлены на рис. 27.2.

Г-образное звено (см. рис. 27.2, а) отличается несимметрией сопротивлений со стороны зажимов. 1-1 и 2-2. ,

Т-образное (см, рис. 27.2, о) и П-образные (см. рис. 27.2, в) — симметричные, их создают последовательным соединением двух Г-образных; Т-звено получают из двух Г- образных, соединенных зажимами 2-2, а П -образное — соединением двух Г -образных зажимами 1 -1.

Качество фильтра в основном характеризуется тремя показателями:
крутизной кривой затухания в полосе непропускания, постоянством характеристического сопротивления и линейностью фазовой характеристики в полосе пропускания.

Рис. 27.2. Схема простейших звеньев фильтров: а — Г-образные; б — Т-образные; в — П-образные.

Для анализа электрических фильтров вводят понятия характеристического сопротивления и постоянной передачи.

Характеристическим называют входное сопротивление согласованного фильтра, т.e. Z_c = Z_вх = Z_н (условие согласования).

Постоянная передачи определяется постоянной ослабления

A=20lg(U_m _вх/U_m _н).

На рис 17.15 приведена идеальная частотная характеристика затухания ФНЧ (кривая 1). В полосе пропускания 0 — f_c затухание равно нулю, а в полосе задерживания — бесконечности. Чтобы получить такую характеристику (кривая 1; рис. 17.15) элементы фильтра должны быть идеальными. При выполнении условия согласования фильтра на всех частотах затухание в полосе задержания плавно нарастает (кривая 2), при рассогласовании — (кривая 3).

Для более точного значения частоты среза f_c при проектировании электрических фильтров задаются полосами эффективно пропускаемых 0 — f_c₁ и эффективно задерживаемых f_c₂ — ∞ частот:

в полосе 0 — f_c₁ — А≤A1 (выбирают 3—6 дБ),

в полосе f_c₂ — ∞ — А≥А₂. Область частот f_c₁— f_c₂ называют полосой перехода.

В зависимости от вида используемых элементов различают:

•      реактивные фильтры содержат L и С;

•      резонагорные — пьезоэлектрические, магнитострикционные, электромеханические;

•      безиндуктивиые — RС-фильтры.

RС-фильтры подразделяются на активные и пассивные.

Рис. 17.15. Частотная характеристика затухания ФНЧ:

1 — идеальная; 2 — при согласовании на всех частотах;

3 — при рассогласовании и активных потерях

12 Следующая ⇒