9. Перестраиваемые фильтры

Перестраиваемый фильтр. Узкополосный фильтр (рис. 5.38) построен на базе моста Вина. С помощью резистора R3 можно из­менять добротность вплоть до 2000. Для предотвращения автогене­рации схемы необходимо выполнять условие[(l+R₄)/(R₃+Ri)]<3, гдеR, — внутреннее сопротивление источника сигнала. Резонансная частота фильтра определяется выражениемf₀= 1/2п(R₁R₂C_lC₂)^-2. С по­мощью потенциометровR1 иR2 возможно изменение центральной ча­стоты в пределах от 160 Гц до 1,6 кГц.

Полосовой фильтр второго порядка. Полосовой фильтр (рис. 5.39, а) имеет центральную частоту, определяемую выражением

где Rl =R3 = R иС1 = С2 = С. В этом фильтре ослабление сигнала в обла­сти нижних частот осуществляется конденсатором С1, а конденсатор С2, включенный в цепь ООС ОУ, ослаб­ляет верхние частоты. АЧХ фильтра слабо зависят от сопротивлений ре­зисторовR4, R5. Заметное сужение полосы пропускания фильтра наблю­дается при сопротивлении R5 — — 2 — 3 кОм. При R5=1,5 кОм схема возбуждается. На рис. 5.39, билпроиллюстрированы АЧХ фильтра для ряда значений элементов схемы.

Pис. 5.38 Рис. 5.39

Мостовой фильтр. Центральную частоту фильтра (рис. 5.40, а) можно рассчитать по формуле

где LI = C2 = C. Полоса пропускания определяется Дf=1/пСR₃, когдаR1 = R2. При изменении сопротивления резистораR2 смещается как центральная частота, так и полоса пропускания. Эта зависи­мость показана на рис. 5.40,б. Коэффициент передачи на цент­ральной частоте определяется формулойK — R₃/(R₁+R₂).

Селективный фильтр на инверторе проводимости. Фильтр по­строен на инверторе проводимости, который собран на ОУ (рис. 5.41). Частотная характеристика фильтра определяется цепоч­ками Ri, Ci иRz, C_z. Центральная частота фильтра может быть найдена из выраженияf₀ = 2п/R₁C_l приR1 = R5, C1 = C2. Коэффициент передачи на резонансной частоте равенК.о = n/(2—n), гдеn= (R₂+аR₃)/[R₄+(1 — а)R₃]. Добротность фильтра определяется выражениемQ=l/(2 — n). Для указанных на схеме номиналов элементов центральная частота равна 1 кГц. Добротность фильтра можно регулировать с помощью резистораR3. Фильтр устойчиво работает приQ=100.

Рис. 5.40 Рис. 5.41

Рис. 5.42

Фильтр с регулируемой частотой и добротностью. Фильтр по­строен на двух микросхемах (рис. 5.42), причем DA2 с прилегаю­щими к ней элементами работает в качестве эквивалентной индук­тивности.

Средняя частота фильтра определяется по формуле

[Гц), а ширина полосы пропускания по формуле

Для тех номиналов элементов, которые указаны на схеме, средняя частота может регулироваться с помощью резистора R2 в пределах от 1 до 10 кГц. Добротность фильтра регулируется резисторомR1. Она может меняться в пределах от 2 до 200. Коэф­фициент передачи для средних частот от 1 до 10 кГц не меняется и равен единице. Максимальная амплитуда входного сигнала 0,5 В. Для получения фильтра на другие средние частоты следует подхо­дить к выбору номиналов элементов схемы с учетом того, что со­противление резистораR1 должно быть менее 400 кОм, сопротив­ления резистораR2 — между 1 и 40 кОм. Значение R₄С₃/R₃С₂ должно лежать в пределах от нуля до(R₂/R₁) 10^-2. Постоянные времениR₄C₃ иR₃C₂ можно отрегулировать, если резисторR4 сде­лать переменным. Фильтр настраивается при разомкнутом входе, что соответствует максимальной добротности. Увеличением сопро­тивления резистораR4 добиться самовозбуждения схемы. После этого можно уменьшить сопротивление резистораR4 или парал­лельно ему подключить резистор с сопротивлением больше 100 кОм. Автоколебания при этом прекращаются.