2 Пьезоэлектрические фильтры.

П редставляют собой пластинку, вырезанную определенным образом из кристаллов природного или искусственного кварца. Для подведения напряжения пластинку покрывают с двух сторон серебром. Используются такие типы фильтров в электронных часах.

Обозначение:

При работе пьезоэлектрического фильтра используются прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты.

Прямой: при сжатии и растяжении (то есть колебании) пластинки на одной поверхности появляется положительный заряд, а на другой – отрицательный.

Обратный: если к пластинке, покрытой металлом, подвести переменной напряжение, то она будет колебаться с частотой этого напряжения.

Кварцевая пластинка имеет собственную частоту колебаний, которая зависит от ее геометрических размеров. Если частота приложенного напряжения совпадает с собственной частотой колебаний пластины, то наступает механический резонанс, и пластина будет колебаться с максимальной амплитудой. При этом будет возрастать давление на грани, а следовательно и прямой пьезоэффект.

На гранях накапливается максимальный заряд и ток в цепи на этой частоте становится максимальным. Это явление сходно с явлением резонанса напряжений.

Эквивалентная схема замещения состоит из последовательного колебательного контура RLC и емкости между серебряными обкладками, при чем параметры контура такие, которые не встречались в обычных контурах (L-десятки Гн, С-сотые доли пФ, R-единицы Ом. Поэтому добротность Q получается десятки тысяч):

Достоинства:

1 Широкий диапазон рабочих частот от 100 Гц до 20 МГц.

2 Возможность получения почти прямоугольной характеристики затухания.

3 Высокая стабильность этих характеристик.

Применяются данные фильтры как полосовые и режекторные фильтры.

3. Магнитострикционные фильтры.

Состоят из жестко закрепленного никелевого или ферритового стержня, на котором находится катушка с индуктивностью, составляющей десятки и постоянный магнит. При работе магнитострикционного фильтра используют прямой и обратный магнитострикционные эффекты.

Прямой: при изменении тока катушки, а значит и магнитного поля, изменяется длина стержня с удвоенной частотой. Постоянный магнит позволяет получить колебания с частотой изменения тока.

Обратный: механические упругие колебания (растяжение и сжатие) стержня вызывают появление магнитного переменного поля.

Принцип действия: если к обмотке приложить переменное напряжение, то стрежень начнет колебаться с частотой этого напряжения. При этом возникает обратный магнитострикционный эффект, и вокруг стержня образуется дополнительное магнитное поле. Это поле пронизывает обмотку катушки и наводит в ней ЭДС , которая по правилу Ленца уменьшает ток в катушке. Если частота приложенного напряжения совпадает с собственной частотой колебаний стержня, то наступает механический резонанс. Дополнительное магнитное поле будет максимальным и в обмотке наводится максимальная ЭДС, ток станет минимальным. Это явление сходно с явлением резонанса токов, поэтому схема замещения данного резонатора представляет собой параллельный колебательный контур (где - индуктивность обмотки возбуждения).