Контрольные вопросы

1. Какие устройства обязательно должны присутствовать в схеме автогенератора?

2. Дать аналитическую запись условий самовозбуждения генераторов.

3. В какой области частот работают LC и RC генераторы?

4. Перечислите меры, обеспечивающие получение колебаний синусоидальной формы в АГ типа RC.

5. С какой целью в схемах RC генераторов используется мост Вина?

Электрические фильтры

Электрические фильтры – линейные четырехполюсники

Электрические фильтры – четырехполюсники, предназначенные для изменения частотного состава сигнала. Они обладают в некоторой области частот малым ослаблением (область прозрачности – полоса пропускания), а на других частотах – большим ослаблением (область задерживания – полоса непропускания).

Параметры элементов, из которых они составлены: индуктивности, емкости, резисторы, не зависят от значений и направлений токов и напряжений. В таких цепях и элементах существует линейная зависимость между подведенным напряжением и протекающим током, поэтому электрические фильтры являются линейными четырехполюсниками.

Основные параметры и характеристики фильтров

Основной параметр фильтра – ослабление – А.

А(а) = 20ℓg (дБ) ( Нп)

Рис. 31 Схема четырехполюсника

Ослабление (или затухание) фильтра измеряется в дециБеллах или Неперах (дБ, Нп). 1Нп=8,68 дБ; 1дБ=0,115 Нп

Частота, находящаяся на границе полос пропускания и задерживания, называется граничной частотой f _гр (или частотой среза f_ср).

Классификация электрических фильтров

В зависимости от пропускаемой полосы частот электрические фильтры подразделяются на:

- фильтры верхних частот - ФВЧ – полоса пропускания от f _гр до ∞;

- фильтры нижних частот – ФНЧ - полоса пропускания от 0 до f _гр;

- полосовые фильтры – ПФ – пропускают полосу частот от f _гр1 до f _гр2;

- заграждающие (режекторные) фильтры – ЗФ (РФ) – задерживают полосу частот от f _гр1

до f _гр2 и пропускают все остальные частоты

Если в схеме фильтра есть источник питания - это активные фильтры, без источника - пассивные.

В зависимости от элементов, из которых они составлены, фильтры подразделяются на:

- LС – фильтры. У LС – фильтров, в зависимости от вида и числа реактивных элементов в плечах моста, различают:

· фильтры типа «к»;

· фильтры типа «м»;

· фильтры Баттерворта, Чебышева, Золотарева.

- RС – фильтры;

- кварцевые и магнитострикционные фильтры;

- цифровые фильтры.

В зависимости от конфигурации схемы (рис. 32) фильтры делятся на:

– симметричные (Т-образная и П-образная схемы) и несимметричные (Г-образная схема);

– лестничные и мостовые.

рис. 32 Схемы фильтров различной конфигурации

Контрольные вопросы и задания

1. Какие устройства называются электрическими фильтрами?

2. Каким должно быть затухание в полосе пропускания фильтра? В полосе задерживания?

3. Как называется частота, находящаяся на границе полос пропускания и задерживания?

4. Затухание - ослабление фильтра в полосе пропускания А = 7 дБ, напряжение на входе U₁ = 9 В. Определить величину напряжения на выходе фильтра.

5. Какие схемы фильтров являются симметричными? Какие - несимметричными?

Пассивные LC - фильтры

Фильтры нижних частот

Назначение фильтров нижних частот - пропустить в нагрузку постоянную составляющую и низкие частоты, для высоких частот должно быть обеспечено значительное ослабление.

Работа фильтра обеспечивается зависимостью реактивных сопротивлений от частоты (рис. 33).

Рис. 33 Схема фильтра нижних частот

Индуктивное сопротивление имеет минимальное сопротивление на постоянном токе (f=0, X_L=0) и линейно растет с ростом частоты f.

Емкостное сопротивление на постоянном токе разрывает цепь (f=0, X_C = ) и стремиться к нулю с ростом частоты.

Поэтому у фильтра без потерь на низких частотах из-за малых значений X_L и большого X_C, коэффициент передачи будет близок к единице, а затухание - мало (область прозрачности фильтра). С ростом частоты X_L - растет, X_C - уменьшается; коэффициент передачи - падает.

Характеристика ослабления для ФНЧ (рис. 34):

рис. 34 Характеристика ослабления для ФНЧ

У реального фильтра с потерями в области прозрачности ослабление не равно нулю. На частоте, называемой частой среза ω_CP, которая рассчитывается как резонансная частота,

, ослабление составляет 3дБ.