8.2. Основные понятия для идеальных фильтров

1. Полоса пропускания (ПП) – это диапазон частот, в котором К(ω)=1, =1.

2. Полоса задержания или заграждения (ПЗ) – это диапазон частот, в котором К(ω)=0, .

3. Частота, являющаяся границей между полосой пропускания и полосой задержания, называется граничной частотой или частотой среза (f_гр. или f_ср.).

Уреальных фильтров нет четкой границы между ПП и ПЗ, поэтому в них за значение граничной частотыf_гр. принимают частоту определяемую из соотношения ≈ 0.707 ≈ 0.7.

4. Скорость спада АЧХ коэффициента передачи Ku в полосе заграждения. Она рассчитывается из выражения

V= - 20lg[]

Избирательные свойства фильтра тем лучше, чем ближе форма АЧХ к прямоугольной. Идеальный фильтр имеет прямоугольную АЧХ. Его скорость спада бесконечна.

На рис.8.2. изображены амплитудно-частотные характеристики фильтра низких частот (ФНЧ) в логарифмическом масштабе при разных скоростях спада.

8.3. Классификация фильтров электрических сигналов

1. в зависимости от характера входного сигнала фильтры делятся на аналоговые и цифровые.

2) в зависимости от наличия в схеме активных элементов: пассивные, активные.

3) в зависимости от элементов составляющих фильтр: LC , RC , RL - типа, АRC - типа (активные RC фильтры).

4) по характеру математического выражения аппроксимирующего АЧХ фильтра: фильтры Бесселя, фильтры Баттерворта, фильтры Золотарева, фильтры Чебышева и др.

5) по расположению полосы пропускания (ПП) на оси частот, фильтры делятся:

1. Фильтры низких частот (ФНЧ). Их АЧХ коэффициента передачи приведена на рис. 8.3а. АЧХ идеального фильтра имеет прямоугольный характер, а у реального нет четкой границы между полосой пропускания и полосой заграждения.

2Фильтры высоких частот (ФВЧ). Их АЧХ коэффициента передачи приведена на рис. 8.3б.

3. Полосно – пропускающие фильтры (ППФ). ). Их АЧХ коэффициента передачи приведена на рис. 8.3в, где ω ₀ - средняя частота полосы пропускания; ω_{в гр}, ω_{н гр} – соответственно, верхняя и нижняя граничные частоты полосы пропускания. Если ω₀/(ω_{в гр}- ω_{н гр}) >>1, то фильтры называют избирательными, такие фильтры пропускают сигналы в узком диапазоне частот.

4. Полосно – заграждающие фильтры (ПЗФ). Их АЧХ коэффициента передачи приведена на рис. 8.3в, где ω ₀ - средняя частота полосы задержания; ω_в.гр, ω_н.гр – соответственно, верхняя и нижняя граничные частоты полосы задержания. Если ω₀/(ω_в.гр- ω_н.гр) >>1,то фильтры называют режекторными, они подавляет сигнал в узком диапазоне частот.

8.4. Схемы электрических фильтров

Основой для построения фильтров является каскадное (последовательное) соединение Г-, Т- или П-образных четырехполюсников. Каждый из четырехполюсников, в теории фильтров, называют звеном фильтра.

Если звенья фильтров удовлетворяют условиюR_вых<<R_вх то такие звенья можно считать независимыми так как они не влияют на коэффициент передачи по напряжению друг друга. В этом случае общий коэффициент передачи фильтра К_Uобщ можно записать как произведение коэффициентов передач К_Ui отдельных звеньев, входящих в фильтр

.