Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Блок электронных фильтров аналогового сигнала

Классификация фильтров

Фильтры нижних частот. Для фильтров нижних частот (ФНЧ) характерно то, что входные сигналы низких частот, начиная с постоянных сигналов, передаются на выход, а сигналы высоких частот задерживаются. На рис.2.1,а показана характеристика идеального (не реализуемого на практике) фильтра (ее иногда называют характеристикой типа «кирпичная стена»). На других рисунках представлены характеристики реальных фильтров.

Амплитудно-частотные характеристики фильтров нижних частот

Рис.2.1.1 Амплитудно-частотные характеристики фильтров нижних частот

Полоса пропускания лежит в пределах от нулевой частоты до частоты среза щс. Обычно частоту среза определяют как частоту, на которой величина А(щ) равна 0,707 от максимального значения (т. е. меньше максимального значения на 3 дБ).

Полоса задерживания (подавления) начинается от частоты задерживания щз и продолжается до бесконечности. В ряде случаев частоту задерживания определяют как частоту, на которой величина А(щ) меньше максимального значения на 40 дБ (т. е. меньше в 100 раз).

Между полосами пропускания и задерживания у реальных фильтров расположена переходная полоса. У идеального фильтра переходная частота отсутствует.

Фильтры верхних частот. Фильтр верхних частот характерен тем, что он пропускает сигналы верхних и задерживает сигналы нижних частот.

На рис.2.1.2,а приведена идеальная (нереализуемая) амплитудно-частотная характеристика фильтра нижних частот, а на рис. 2.2,б - одна из типичных реальных. Через щс и щз обозначены частоты среза и задерживания.

Амплитудно-частотные характеристики фильтров верхних частот

Рис. 2.1.2 Амплитудно-частотные характеристики фильтров верхних частот

Режекторные фильтры (полосно-заграждающие). Режекторные фильтры не пропускают (задерживают) сигналы, лежащие в некоторой полосе частот, и пропускают сигналы с другими частотами.

Амплитудно-частотная характеристика идеального (нереализуемого) фильтра приведена на рис.2.3,а. На рис.2.3,б показана одна из типичных реальных характеристик.

Амплитудно-частотные характеристики режекторного фильтра

Рис. 2.1.3. Амплитудно-частотные характеристики режекторного фильтра

Емкостной сглаживающий фильтр представляет собой конденсатор, включенный параллельно нагрузке.

Форма выходного напряжения однополупериодного выпрямителя

Рис. 2.1.4. Форма выходного напряжения однополупериодного выпрямителя

На рисунке Uср - это среднее значение выпрямленного напряжения. Если проще, то это напряжение, которое покажет обычный вольтметр, по науке называемый вольтметр среднеквадратических значений, или любой авометр (тестер). Как видим, это напряжение меньше амплитудного значения, но самое главное - громадное пульсации.

А теперь поставим параллельно нагрузке выпрямителя конденсатор, как показано ниже на рисунке:

Пример выпрямителя с простейшим сглаживающим фильтром

Рис. 2.1.5. Пример выпрямителя с простейшим сглаживающим фильтром

Форма выходного напряжения выпрямителя со сглаживающим фильтром

Рис. 2.1.6. Форма выходного напряжения выпрямителя со сглаживающим фильтром

Получилось пилообразное напряжение. Теперь разберем все это. Итак, на выходе выпрямителя образуется пульсирующее напряжение. Допустим конденсатор разряжен. При подаче напряжения на конденсатор он начинает заряжаться - короткий отрезок пилы на рисунке. Достигнув максимального значения, амплитуда выходного напряжения выпрямителя начинает уменьшаться до нуля. Соответственно, заряженный до максимального значения конденсатор начинает разряжаться через нагрузку - длинный отрезок пилы. При следующем нарастании амплитуды процесс повторяется. Естественно, что размах амплитуды пилы, а это тоже пульсации, напрямую зависит от емкости кондера и от величины сопротивления нагрузки, конечно. Чем больше емкость, тем меньше пульсации, чем меньше сопротивление нагрузки, тем больше пульсации.

Итак. Поставив конденсатор в схему выпрямителя мы добились сглаживания пульсаций выходного напряжения, к тому же, взглянув на рисунок, увеличилось среднее значение выпрямленного напряжения. Более эффектно это выглядит с двуполупериодным выпрямителем. Поскольку частота пульсаций двуполупериодного выпрямителя вдвое больше, то кондер разряжается через нагрузку намного медленней, естественно при соответствующем выборе его емкости. Другими словами, уровень пульсаций будет намного меньше, а Uср - выше. Некоторые думают, что втыкая кондер параллельно нагрузке, он увеличивает выходное напряжение. Хотя всего-то кондер заряжается до амплитудного значения напряжения, которое и является выходным.

Принципиальные схемы фильтров показаны на рис. 2.1.7

Технические характеристики:

  • 1. Фильтр низкой частоты 5 порядка с частотой среза 400 Гц. Сопротивление генератора и сопротивление нагрузки равно 9 кОм
  • 2. Фильтр высокой частоты 2 порядка с частотой среза 3 кГц. Сопротивление генератора и сопротивление нагрузки равно 5 кОм
  • 3. Режекторный фильтр добротностью 10 единиц ,обеспечивающий подавление сигнала на частоте 3 кГц.

Питание устройство осуществляется от сети переменного тока напряжением 220В 50Гц.

,а. Фильтр низкой частоты 5 порядка, Fср=400 Гц, Rг=Rн=9кОм

Рис. 2.1.7,а. Фильтр низкой частоты 5 порядка, Fср=400 Гц, Rг=Rн=9кОм

Рис. 2.1.7,б. Фильтр высокой частоты 2 порядка, Fср=3кГц, Rг=Rн=5кОм

Рис. 2.1.7,в. Режекторный фильтр с добротностью 10 единиц, Fср=3кГц

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее