Фильтрующие цепи

Электрическим фильтром называется четырёхполюсник, служащий для передачи электрических колебаний в определённой полосе частот без ослабления и существенно подавляющий колебания вне этой полосы частот. Теория электрических цепей Полоса частот фильтра в которой ослабление относительно мало называется полосой прозрачности (ПП) или полосой пропускания фильтра, Полоса частот, где ослабление существенно велико называется полосой заграждения (ПЗ) или полосой подавления (задерживания) фильтра. Лекция 5. Фильтрующие цепи Между полосой пропускания и полосой заграждения находится область расфильтровки расфильтровки, где параметры фильтра как правило не задаются. 2 Для чёткого разделения каналов связи между собой, фильтр должен иметь АЧХ прямоугольной формы. Фильтр с такой АЧХ называют идеальным. П П = ω 2 − ω1 Этот фильтр обладает максимальной избирательностью. Реальный фильтр имеет АЧХ не прямоугольной формы, а колоколообразной • • • Пассивные L, С фильтры; Активные R, С фильтры; Высокоизбирательные фильтры (электромеханические, пьезоэлектрические) 2. Классификация по положению полосы пропускания фильтра • Фильтры нижних частот (ФНЧ) Полоса пропускания в пределах 0 ≤ ω ≤ ωгр. ωгр – граничная частота ПП. • Фильтры верхних частот (ФВЧ) Фильтры можно классифицировать по разным признакам признакам:: 1) По элементной базе 2) По положению полосы пропускания фильтра 3) По относительной ширине полосы пропускания 5 Лекция ТЭЦ 1. Классификация фильтров по элементной базе: Полоса пропускания в пределах ωгр < ω < ∞ 3 5 Лекция ТЭЦ 4 •Гребенчатые фильтры • Полосовые фильтры (ПФ) ПП лежит между граничными частотами ωгр1 < ω < ωгр2 3. Классификация по ширине полосы пропускания фильтра •Заграждающие (режекторные режекторные)) фильтры (ЗФ или РФ) Фильтр не пропускает сигналы с частотами в пределах полосы режекции (заграждения) (заграждения).. У таких фильтров две ПП 1) от 0 до ωгр гр1 1 Оценку ведут по сравнению величин ПП и заданной частоты ω0. А) Широкополосный фильтр П = ω гр 2 − ω гр1 ≈ ω0 Б) Узкополосный фильтр П < ω0 2) от ωгр гр2 2 до ∞ 6 5 Требования к АЧХ фильтра можно формулировать в виде требований к частотной зависимости ослабления: А [ Дб ] = 20 lg Uɺ 1 1 = 20lg ɺ (ω) H U 2 А [ Нп ] = 1 U1 ln 2 U2 Основные схемы фильтров 2 2 Фильтр, у которого в полосе пропускания входные сопротивления носят активный характер и равны Rн, называются согласованными фильтрами. Рассмотрим параметры, задаваемые при проектировании ФНЧ. −2 ∆A e ,0 < ω < ω1 H ( jω) =  −2 As e , ω > ω s 2 H (ω) = 10 Входное сопротивление, согласованного фильтра называется характеристическим сопротивлением ρ. Сопротивление нагрузки представляет собой, как правило резистор и носит активный характер. − A ( Дб ) 20 ∆А - максимально допустимое ослабление в полосе пропускания, т.е. ослабление фильтра в ПП не должно превышать ∆А; As - минимально допустимое ослабление в ПЗ, то есть в ПЗ фильтр должен обеспечивать ослабление As и выше; ω1 - граничная частота полосы пропускания; ωs - граничная частота полосы заграждения 7 Для согласованного фильтра с нагрузкой Rн и сопротивление выбирается равное характеристическому ρ: ρ= L C 5 Лекция ТЭЦ 8 Схема простейшего низкочастотного фильтра: ωгр = Полосовой фильтр формально получается путем последовательного соединения низкочастотного фильтра и высокочастотного. Схема простейшего полосового фильтра: 2 LC ωгр1 = 2 L1C 2 ωгр2 = 1 2 L 2 C1 Схема простейшего высокочастотного фильтра: Схема простейшего режекторного фильтра фильтра: ωгр = 1 2 LC ωгр1 = 5 Лекция ТЭЦ 9 5 Лекция ТЭЦ 1 2 L1C 2 ωгр2 = 2 L 2C1 10