9.4. Активные фильтры

Активные фильтры - это усилители, имеющие избирательные частотные свойства:

• фильтры низких частот пропускают только низкие частоты;

• фильтры высоких частот;

• полосовые фильтры обеспечивают пропускание сигналов определенных частот;

• режекторные фильтры служат для непропускания колебаний в некоторой полосе частот.

На частотах ниже 20кГц применяют электронные усилители, содержащие RC-цепи.

Простые фильтры имеют низкие избирательные свойства, т.к. крутизна спада ЛАЧХ составляет 20дБ/дек. Для улучшения избирательности нужно повышать порядок уравнения передаточной функции:

• либо путем последовательного включения идентичных активных фильтров, т.е. нескольких ОУ;

• либо за счет введения дополнительных RC-цепей.

Активные фильтры второго порядка.

При правильно выбранной схеме и номиналов резисторов и конденсаторов можно получить наклон ЛАЧХ 40дБ/дек. Фильтры НЧ и ВЧ получаются заменой резисторов на конденсаторы, и наоборот.

Схемы с многопетлевой О.С.

В операторной форме

,

где К(р ) - передаточная функция.

Выведем формулу для передаточной функции обобщенной схемы фильтра второго порядка

g1..g5 - проводимости двухполюсников.

.

.

Схема фильтра НЧ

.

Частота сопряжения ЛАЧХ

.

Сказывается действие двух фильтров НЧ: R1С2 , R3С5 и ОУ.

Фильтр ВЧ.

В этой схеме конденсаторы и резисторы заменили друг на друга по сравнению со схемой ФНЧ.

.

Частота сопряжения ЛАЧХ

.

Часто принимают С1=С3, а отношение определяет усиление на высоких частотах. Резисторы R2, R5 определяют полюса функции К (р ).

Полосовой фильтр

Полосовой фильтр содержит элементы фильтров низких и высоких частот.

.

Резонансная частота

.

Усиление на частоте _о

.

Полоса пропускания на уровне -3дБ .