Справочник от Автор24
Найди эксперта для помощи в учебе
Найти эксперта
+2

Расчет электрических фильтров

Классификация и применение электрических фильтров

Определение 1

Электрический фильтр – это четырехполюсник, который предназначен для пропускания сигналов в заданном частотном диапазоне, а также подавления сигналов на частотах, находящихся вне данного диапазона.

Определение 2

Полоса прозрачности (пропускания) – это полоса частот, которая пропускается электрическим фильтром при малом затухании или без него.

Полоса частот, пропускаемая электрическим фильтром с затуханием, является полосой затухания (непрозрачности). В данной полосе, в отличии от полосы пропускания, коэффициент ослабления максимально большой (в полосе пропускания он равен нулю), а коэффициент фазы не зависит от частоты. Частота, которая лежит на границе полос прозрачности и непрозрачности называется частотой среза (граничная частота).

Современное использование электрических фильтров достаточно разнообразно и широко. Например, в радиоприемниках при помощи фильтров выделяют сигнал определенной станции. В энергосистемах электрические фильтры используются для отделения сигналов телеуправления, автоматического контроля и телеизмерения от промышленного электрического тока. В современных частотных установках телеуправления (газопроводы, железнодорожный транспорт и т.п.) электрические фильтры предназначены выделения сигналов управления для определенного объекта. В воздушных линиях связи электрические фильтры устанавливаются на приемной станции, с целью разделения телефонных сигналов абонентов.

Принцип работы электрического фильтра основывается на разнообразных зависимостях индуктивных и емкостных сопротивлений от частоты и на фазовых соотношениях между током и напряжениям на конденсаторе и катушке индуктивности. Электрические фильтры классифицируются по:

  1. Диапазону частот. По данному критерию различают электрические фильтры нижних частот, верхних частот, а также заграждающие и полосовые фильтры.
  2. Типу элементов. По данному критерию различают активные (ARS-фильтры) и пассивные (LC-фильтры, RC-фильтры) фильтры, а также фильтры, которые используют физические эффекты в твердых телах.
  3. Структуре соединения элементов. По данному критерию различают мостовые, П-образные, Г-образные, Т-образные электрические фильтры.
  4. Характеристикам. По данному критерию различают фильтры К и М типа
  5. Виду математических функций.
«Расчет электрических фильтров» 👇
Помощь эксперта по теме работы
Найти эксперта
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Решить задачу
Помощь с рефератом от нейросети
Написать ИИ

Способы расчета электрических фильтров

Основными способами расчета полосовых фильтров, а также высокочастотных и низкочастотных фильтров являются:

  1. Расчет по рабочим параметрам.
  2. Расчет по характеристическим параметрам.

Расчет по рабочим параметрам основан на выборе виды и формы характеристики затухания (коэффициент передачи) от частоты. При расчете электрического фильтра данным способом задаются наибольшее затухание в полосе пропускания и наименьшее в полосе непрозрачности. Рабочие параметры дают характеристику поведения электрического фильтра в нормальных условиях при его нагрузке на заданное сопротивление. Способ расчета по характеристическим параметрам основан на теории четырехполюсника, который согласован по выходу и входу. Характеристические параметры электрического фильтра дают характеристику его работе только в специальных условиях - сопротивление согласовано с нагрузкой.

Расчет низкочастотного фильтра по рабочим параметрам

Методика расчета по рабочим параметрам базируется на использовании табличных данных значений элементов, которые нормированы по сопротивлению нагрузки и частоте. Если мы возьмем нормирующую частоту и нормирующее сопротивление, то формула для расчета нормирующей индуктивности будет выглядеть следующим образом:

$Ln = Rn / (2п*fn)$

где, Rn - нормирующее сопротивление; fn - нормирующая частота; п = 3,14

А формула для нормирующей емкости выглядит следующим образом:

$Cn = 1 / (2п*fn*Rn)$

Размерные величины можно нормировать относительно нормирующих величин, среди которых безразмерные значения индуктивности, емкости и частоты определяются следующим образом:

$v = f/fn$

$l = L/Ln$

$c = C/Cn$

где v - частота.

Обратный переход к денормированным величинам от нормированных значений параметров электрического фильтра осуществляется посредством выбора конкретных значений для нормирующих частоты и сопротивления. При расчете низкочастотных электрических фильтров, обычно исходными данными являются частота среза (граничная частота пропускания); сопротивление нагрузки; граничная частота полосы непрозрачности, на которой затухание должно быть меньше значения минимального затухания в полосе задерживания.

Частота среза в данном случае, как правило, выбирается в качестве нормирующей частоты, а сопротивление нагрузки - в качестве нормирующего сопротивления. Для оценки порядка низкочастотного фильтра используются таблицы и диаграммы для нормированной частоты, которая рассчитывается следующим образом:

$Vn = fs / fc$

где, fc - частота среза; fs - граничная частота полосы непрозрачности.

Воспользуйся нейросетью от Автор24
Не понимаешь, как писать работу?
Попробовать ИИ
Дата последнего обновления статьи: 01.04.2024
Получи помощь с рефератом от ИИ-шки
ИИ ответит за 2 минуты
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot