9. Фильтры: понятие, разновидности, активные фильтры низких и высоких частот, полосовые фильтры.

Фильтры бывают: активные и пассивные. Активные будут усиливать сигнал. У пассивных фильтров сигнал затухает. Обычно RC илиLC цепочки. Очень плохая избирательность. В электрических, радиотехнических и телемеханических установках часто решается задача: из совокупного сигнала, занимающего широкую полосу частот, выделить один или несколько составляющих сигналов с более узкой полосой. Сигналы заданной полосы выделяют при помощи частотных электрических фильтров.В зависимости от диапазона частот, относящихся к полосе пропускания, различают низкочастотные, высокочастотные, полосовые, полосно-подавляющие, избирательные (селективные) и заграждающие (режекторные) фильтры. Свойства линейных фильтров могут быть описаны передаточной функцией, которая равна отношению изображений по Лапласу выходного и входного сигналов фильтра. активные фильтры низких и высоких частот

Схема простейшего фильтра нижних частот (ФНЧ) приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1 – RС-фильтр нижних частот

Полоса пропускания интегратора лежит в диапазоне от 0 до f_ср, а наклон ЛАЧХ на частотах выше f_ср равен-20 дБ/дек. Изменяя в данном устр-ве значение произведен.RС, можно менять ширину его пропускания.

С т.зр. практического примен-я эта схема имеет значит.недостат., заключ-ся в том, что при подключ-и к ее входу ист-в сигнала с разл. выходным сопротивл. будет измен-я полоса пропускан. фильтра. К тому же в ней можно регулир. коэф. передачи в полосе пропускан. Этот недостат можно устран., если построить активн. фильтр низк. частот на основе неинвертир-го усилителя, а в цепь ООС парал-но конденсат-ру подключить резистор. Эта схема приведена на рис.

Простейшая схема фильтра высоких частот. Активные фильтры высоких частот обычно строят на основе неинвертир-го усилителя.простейшая схема такого усилителя представл на рис2. В этом случае пост-я времени Т_ч2 Т_ООС. Поэтому первой начинается асимптота +20дБ/дек.рис.4 очевидно, что до частоты w=1/T_ч2 коэф. передачи схемы практически равен 1. После этой частоты начинается асимптота с наклоном +20дБ/дек, которая заканчив-я на частоте w=1/T_ООС. В данном случае, если необход. получ. большой наклон частотн. хар-ки вне полосы пропускан. фильтра, можно исп-ть либо послед-е включ-е нескольк. однотипн. устр-в, либо в цепи ООС использовать более сложные четырехполюсники. Исп-я послед-е включение включение фильтров низк. и высок. частот, в завис-ти от взаимн-го располож-я их полоса пропускан. можно получить либо полосовой, либо режекторн. фильтры.

Полосовой фильтрНа рис. 3.7 представлен качественный вид инверсной ЛАЧХ полосового фильтра. Для ее количественного описания используются следующие числовые параметры. Средняя частота полосы пропускания(ПП) или частота экстремума ωср,нижняя и верхняя частоты ПП - ωпн иωпв, нижняя и верхняя частоты полосы задерживания – ωзн и ωзв, абсолютная ширина ПП - ∆ω = ωпв − ωпн, относительная ширина ПП ∆Ω = ∆ω/ωср. Частота экстремума и граничныечастоты ПП связаны соотношениемωпн⋅ωпв = ωср,(3.11)что соответствует геометрическойсимметрии.Как уже упоминалось в разделе , при узкой полосе пропускания, т.е. при ∆Ω<<1 симметрия АЧХ близка к арифметической:ωср ≈ (ωпн+ ωпв)/2 (3.12)