ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
Введение
Электрические фильтры – это частотно избирательные цепи, спроектированные
для “пропускания” со входа на выход составляющих сигнала, частоты которых
принадлежат полосе пропускания фильтра. Составляющие сигнала, частоты которых
принадлежат полосе задерживания фильтра, эффективно “задерживаются”. Между
полосой пропускания и полосой задерживания фильтра имеется полоса перехода,
которой соответствует неэффективное “задерживание” сигналов.
Фильтр, имеющий одну полосу пропускания
, ограниченную частотами ω =0 и ω =
ω
P
, где ω
Р
– конечная ненулевая частота, принято называть фильтром нижних частот
(ФНЧ). Очевидно, что полоса задерживания ФНЧ ограничивается частотами ω = ω
S
и
ω = ∞, где ω
S
> ω
Р
.
Фильтр с одной полосой пропускания, ограниченной частотами ω = ω
Р
и ω = ∞, где
ω
Р
– конечная ненулевая частота, называют фильтром верхних частот (ФВЧ). Его полоса
задерживания ограничена частотами ω = 0 и ω = ω
S
, где ω
S
< ω
Р
.
В зависимости от базиса (набора элементов), используемого в реализациях,
различают пассивные и активные фильтры. Базисом пассивных электрических фильтров
являются катушки индуктивности, конденсаторы, резисторы, трансформаторы.
Активные же фильтры часто создаются на основе резисторов, конденсаторов,
операционных усилителей. Это цепи, которые не содержат катушек индуктивностей в
традиционном их исполнении.
Современный алгоритм синтеза активных RC-
фильтров (АRC- фильтров) сводится
к следующей последовательности действий:
1. Формируются требования к его амплитудной частотной характеристике
(АЧХ), т.е. устанавливаются граничные частоты полос пропускания и задерживания,
максимальное и минимальное значения АЧХ в полосе пропускания, максимально
допустимое значение АЧХ в полосе задерживания.
2. По требованиям к АЧХ синтезируется передаточная функция
фильтра в виде
произведения функций не выше 2-го порядка.
3. Производится анализ модуля синтезированной комплексной функции в
частотной области с целью проверки удовлетворения требованиям к АЧХ.
4. Каждая из функций 1-го и 2-го порядка реализуется тем или иным активным
звеном на основе, как правило, операционных усилителей.
5. Звенья подключаются каскадно, обеспечивая
тем самым реализацию
произведения передаточных функций 1-го и 2-го порядка и формируя схему фильтра.
6. Осуществляется физическая реализация фильтра с последующим
экспериментальным исследованием его АЧХ с целью проверки удовлетворения
требованиям.
Целью методических указаний является помощь студентам в освоении методов
синтеза активных RC-фильтров нижних и верхних частот по требованиям к их
амплитудным частотным характеристикам и процедуры экспериментального
исследования АЧХ синтезируемых фильтров.
