34. Защита каскадов усиления

35. Активные фильтры. Основные понятия.

Активным фильтром называют такой, в котором присутствует один или несколько активных компонентов, к примеру, транзистор или операционный усилитель. В данной курсовой работе все фильтры строятся на базе ОУ.

Активные аналоговые фильтры строятся на основе усилителей, охваченных петлёй обратной связи (положительной или отрицательной). В активных фильтрах возможно избежать применения катушек индуктивности, что позволяет уменьшить физические размеры устройств, упростить и удешевить их изготовление.

Применение LC-фильтры используются в силовых электрических цепях для гашения помех и для сглаживания пульсаций напряжения после выпрямителя. В каскадах радиоэлектронной аппаратуры часто применяются перестраиваемые LC-фильтры, например, простейший LC-контур, включенный на входе средневолнового радиоприёмника обеспечивает настройку на определённую радиостанцию.

Фильтры используются в звуковой аппаратуре в многополосных эквалайзерах для корректировки АЧХ, для разделения сигналов низких, средних и высоких звуковых частот в многополосных акустических системах, в схемах частотной коррекции магнитофонов и др.

Простейшие активные фильтры:

а) - ФВЧ; б) – ФНЧ; в) – ПФ.

36. Фильтры нижних частот (фнч)

(ФНЧ) - электронный или любой другойфильтр, эффективно пропускающий частотный

 спектр  сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза), иуменьшающий

 (или подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты. Степень подавления каждой частотызависит от вида фильтра.

В отличие от него, фильтр высоких частот пропускает частоты сигнала выше частоты среза, подавляя низкиечастоты.

Реализация фильтров нижних частот может быть разнообразной, включая электронные схемы, программныеалгоритмы, акустические барьеры, механические системы и т. д.

Примеры фильтров нижних частот

электронный фильтр нижних частот, построенный в виде RC-цепочки

Осциллограмма простейшего RC фильтра нижних частот

Низкочастотный электронныйфильтр, построенный в видеRC-цепочки

Для звуковых волн твёрдый барьер играет роль фильтра нижних частот — например, в музыке, играющей вдругой комнате, легко различимы басы, а высокие частоты отфильтровываются (звук «оглушается»). Точнотак же ухом воспринимается музыка, играющая в закрытой машине.

Электронные фильтры нижних частот используются в сабвуферах и других типах звуковых колонок, всистемах передачи данных для отфильтровки высокочастотных помех, а также имеют большое число другихприменений.

Радиопередатчики используют низкочастотные фильтры для блокировки гармонических излучений, которыемогут взаимодействовать с низкочастотным полезным сигналом.

Механические низкочастотные фильтры часто используют в контурах непрерывных систем управления вкачестве корректирующих звеньев.

В обработке изображений низкочастотные фильтры используются для очистки картинки от шума и созданияспецэффектов, а также в сжатии изображений.

37.Фильтры верхних частот (фвч)

Фильтр верхних частот (ФВЧ) — электронный или любой другой фильтр, пропускающий высокие частоты входного сигнала, при этом подавляя частоты сигнала нижечастоты среза. Степень подавления зависит от конкретного типа фильтра.

Простейший электронный фильтр верхних частот состоит из последовательно соединённых конденсатора и резистора. Конденсатор пропускает лишь переменный ток, а выходное напряжение снимается с резистора. Произведение сопротивления на ёмкость (R×C) является постоянной времени для такого фильтра, которая обратно пропорциональна частоте среза в герцах:

Применение Подобный фильтр используется для выделения высоких частот из сигнала и часто используется в обработке аудиосигналов, например в кроссоверах. Ещё одно важное применение фильтра верхних частот — устранение лишь постоянной составляющей сигнала (см. Ёмкостная связь), для чего частоту среза выбирают достаточно низкой.

Фильтры верхних частот используются в простых бестрансформаторных конденсаторных преобразователях напряжения для понижения напряжения переменного тока. К недостаткам таких преобразователей относится их высокая чувствительность к импульсным помехам в источнике переменного тока, а также зависимость выходного напряжения от импеданса нагрузки^[1].

Фильтры верхних частот используются в обработке изображений для того, чтобы осуществлять преобразования в частотной области (например, для выделения границ).

Используется также последовательное включение фильтра верхних частот с фильтром нижних частот (ФНЧ). Если при этом частота среза ФВЧ меньше, чем частота среза ФНЧ (то есть, имеется диапазон частот, в котором оба фильтра пропускают сигнал), получится полосовой фильтр (используется для выделения из сигнала определённой полосы частот).

 Рис.5. Принципиальная схема активного фильтра верхних частот первого порядка

 

 

 Граничная частота f₀ на уровне -3 дБ задается входной цепью в соответствии с выражением:

Крутизна наклона амплитудно-частотной характеристики, которая представлена на рис.6, в области граничной частоты составляет 6 дБ/октава.

 

 Рис.6. Амплитудно-частотная характеристика фильтра верхних частот первого порядка