Вопрос 102. Частотные анализаторы (электрические фильтры). Метрологические характеристики, классификация.

Электрический фильтр - это четырехполюсник, который хорошо пропускает напряжения одних частот и плохо других частот.

Четырехполюсник - это электрическое устройство, имеющее две входные и две выходные клеммы.

Различают фильтры активные (содержат внутри источник энер­гии) и пассивные (не содержат внутри источника тока, работают на энергии сигнала).

Действие электрических фильтров основано на том, что сопро­тивление его отдельных частей зависит от частоты проходящего по ним тока.

Причем для индуктивных частей - индуктивное сопротивление равно: R_L =   L;

для емкостных частей - емкостное сопротивление равно: R_C =1 /   C.

Как видно, эти зависимости противоположны. Поэтому ток более низкой частоты, включая и

постоянный, проходит преимущественно по индуктивным, а ток более высокой частоты - по емкостным частям фильтра.

Метрологические характеристики фильтров:

1. Полоса прозрачности - тот диапазон частот, которые про­пускаются фильтром без ослабления или с незначительным ослабле­нием (ПП).

2. Полоса непрозрачности - диапазон частот, которые значи­тельно ослабляются фильтром (ПН).

3. Частоты среза фильтра - те частоты, которые разграничивают полосы прозрачности и непрозрачности.

Частотная характеристика фильтров - это график зависимости величины затухания (ослабления), вносимого фильтром, от частоты пропускаемого сигнала. По расположению полосы прозрачности на частотной характеристике различают четыре группы фильтров:

1) фильтр нижних частот

ПП от 0 до _в;

2) фильтр верхних частот

ПП от _н до бесконечности;

3) полосовой фильтр

ПП от _н до _в;

4. Режекторный фильтр (заградительный)

IIH от _н до _в.

Литература: лекции.

Вопрос 103. Устройство к принцип действия пассивного электрического фильтра. Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра. Методика поиска полосы прозрачности фильтра.

В медицине, чаще всего, для выделения того или иного вида по­тенциала применяют полосовые или режекторные фильтры.

Основой пассивного полосового фильтра является колебательный контур.

Период собственных колебаний контура определяется по формуле Томсона: . Если на вход такого фильтра подавать постоян­ное по амплитуде напряжение разных частот, то амплитуда выходно­го напряжения существенным образом будет зависеть от соотношения частоты входного напряжения и собственной частоты контура, опре­деляемой по формуле Томсона.

При совпадении этих частот в данной электрической цепи будет наблюдаться явление электрического резонанса. При этом амплитуда таких колебаний резко возрастает.

Работа фильтра оценивается амплитудно-частотной характеристикой, то есть зависимостью амплитуды выходного сигнала or частоты входного сигнала при постоянной амплитуде входного сигнала.

Полоса прозрачности на разных уровнях затухания определяется следующим образом:

I уровень затухания 3дб = 0,7 U_max;

П уровень затухания бдб = 0,5 U_max;

Ш уровень затухания 30дб = 0,03 U_max.

Литература: лекции.