Краткие теоретические сведения.
1.1 Определение и классификация электрических фильтров. Электрическим фильтром называется четырехполюсник, устанавливаемый между источником питания и нагрузкой и служащий для беспрепятственного (с малым затуханием Ар) пропускания токов одних частот и задержки (или пропускания с большим затуханием Ар) токов других частот. Диапазон частот, пропускаемых фильтром без затухания (с малым затуханием), называется полосой пропускания или полосой прозрачности;диапазон частот, пропускаемых с большим затуханием, называется полосой затухания или полосой задерживания. Качество фильтра считается тем выше, чем ярче выражены его фильтрующие свойства, т.е. чем сильнее возрастает затухание Ар в полосе задерживания. Параметр Ар называется рабочим затуханием, который вводится вместо коэффициента затухания α при отсутствии согласования на входе и выходе фильтра [1]. По расположению полосы пропускания на шкале частот различают следующие фильтры: - нижних частот (ФНЧ), в которых полоса пропускания располагается на шкале частот от ω = 0 до некоторой граничной частоты ω = ωп, а полоса непропускания (задерживания) – от частоты ω = ωз до бесконечно больших частот (рис. 1.1, а); - верхних частот (ФВЧ) с полосой пропускания от частоты ω = ωп до бесконечно больших частот и полосой непропускания от частоты ω= 0 до ω = ωз (рис. 1.1, б); - полосовые (ПФ), в которых полоса пропускания ωп1…ωп2 располагается между полосами непропускания 0…ωз1 и ωз2…∞ (рис. 1.1, в); - заграждающие (режекторные) (ЗФ или РФ), в которых между полосами пропускания 0…ωп1 и ωп2…∞ находится полоса непропускания ωз1…ωз2 (рис. 1.1, г); - многополосные, имеющие несколько полос пропускания. На рис. 1.1, а — г показаны также условные обозначения фильтров каждого типа в соответствии с ГОСТ. Диапазон частот, разделяющий полосы пропускания и непропускания, называется полосой перехода.
Рис. 1.1 В качестве пассивных фильтров обычно применяются четырехполюсники на основе катушек индуктивности и конденсаторов. Возможно также применение пассивных RC-фильтров, используемых при больших сопротивлениях нагрузки. Фильтры информативной электроники разрабатываются на основе ак-тивных элементов. В интегральном исполнении активные фильтры имеют меньшие габариты и вес. Активные фильтры способны усиливать сигнал. К недостаткам активных фильтров можно отнести следующее: • активные фильтры не могут работать на таких высоких частотах, на которых операционные усилители уже не способны усиливать сигнал. • активные фильтры нуждаются в источниках питания.
В активных фильтрах, или фильтрах с обратными связями, используется параллельное соединение и другие виды соединений четырехполюсников. Четырехполюсник, по которому сигнал проходит с входа на выход, является неселективной цепью с коэффициентом передачи, не зависящим от частоты. В качестве такого четырехполюсника часто используют операционный усилитель. Четырехполюсник обратной связи обычно содержит селективную цепь.
|