3.Оперативные запоминающие устройства.

Часто в радиотехнических устройствах оказывается необходимым пропускать токи всех частот от нулевой до некоторой частоты f₁, называемой частотой среза, а все токи более высоких частот задерживать. Для этой цели используют фильтры нижних частот. Их схемы не отличаются от разобранных выше схем фильтров источников питания постоянного тока; разница заключается только в значениях составляющих их емкостей, индуктивностей и сопротивлений.

Создать идеальный фильтр, абсолютно не пропускающий токов, имеющих частоту выше частоты среза, невозможно. Ослабление фильтруемых напряжений или токов оценивается отношением их амплитуд на входе к их амплитудам на выходе. Однако чаще берется не само отношение, а его логарифм. Вызвано это тем, что реакция органов слуха и зрения человека, как было экспериментально установлено, оказывается пропорциональной не степени изменения раздражающего воздействия, а его логарифму. Поэтому обычно оценку усиления или затухания производят в децибелах:

При оценке затухания по отношению напряжений учитывают, что при одинаковых сопротивлениях мощности относятся, как квадраты напряжений. Поэтому в выражении (4-2) коэффициент при логарифме напряжений удваивается.

На рис. 4-7 изображен типичный график зависимости затухания, создаваемого фильтром нижних частот, от частоты подведенного к нему напряжения. Для того чтобы характеристика фильтра в возможно большей степени приближалась к идеальной, т.е. крутизна ее падающей части была наибольшей, нужно, чтобы сопротивление потерь в элементах фильтра было минимальным, число ячеек возможно большим, а сопротивление нагрузки определенным образом связано с параметрами фильтра.

ФИЛЬТРЫ ВЕРХНИХ ЧАСТОТ

Фильтры верхних частот должны пропускать токи всех частот выше некоторой частоты, также называемой частотой среза, и задерживать токи всех частот ниже этой частоты. Схемы таких фильтров можно получить, заменив в схемах фильтров нижних частот, выполняющих обратную задачу, элементы, плохо проводящие токи высоких частот на хорошо проводящие и наоборот, т.е. заменив конденсаторы на катушки индуктивности, а катушки на конденсаторы (рис. 4-13).

Типичная частотная характеристика затухания фильтра верхних частот приведена на рис. 4-14. Как и у фильтра нижних частот, эта характеристика тем больше приближается к идеальной, чем меньше потери в фильтре, больше число звеньев и чем лучше он согласован с нагрузкой.

определим волновое сопротивление фильтра. Так как

то для фильтров верхних частот волновое сопротивление рассчитывается также по формуле

Каждая из ячеек представляет собой колебательный контур, резонансная частота которого

 С увеличением частоты сопротивление емкостей быстро падает, а индуктивностей - растет. Поэтому ток с частотой, которая больше резонансной частоты, легко проходит от источника через конденсаторы фильтра к нагрузке, не испытывая заметного шунтирующего влияния со стороны катушек. Эквивалентное сопротивление звена имеет для тока этой частоты емкостный характер. Следовательно, фильтр будет прозрачен для колебаний частот более высоких, чем f₂. Для токов более низких частот сопротивление емкостей будет увеличиваться, а индуктивностей уменьшаться, и ток от источника будет замыкаться через катушки, не проходя к нагрузке. Это проявляется тем резче, чем больше число звеньев в фильтре и чем меньше активные потери в них. Таким образом, резонансная частота ячеек f₂ является частотой среза фильтра.

По заданной частоте среза и сопротивлению нагрузки, используя условие R_н = W, легко получить формулы для расчета элементов фильтра верхних частот:

Переходя от элементарных ячеек к обычным схемам фильтров, легко заключить, что в Т-образных фильтрах крайние конденсаторы должны иметь емкость 2C₁, а конденсаторы, стоящие между катушками, - емкость C₁ ; все катушки должны иметь индуктивность L₁. В П-образных фильтрах крайние катушки должны иметь индуктивность 2L₁ , а катушки, стоящие между конденсаторами, индуктивность L₁ ; все конденсаторы должны иметь емкость C₁