Полосно-заграждающие фильтры

Подобные фильтры используют свойство операционных усилителей подавлять синфазные сигналы, которые реализуются схемой на частоте режекции.

I. Низкодобротные фильтры (рис.23)

Д ано:

fp – частота режекции;

Qp – глубина режекции.

Задаются: C1=C2=C, R4.

Вспомогательный параметр:

Коэффициент передачи .

16

Вспомогательный параметр .

Реальный коэффициент передачи:

Если К_0P<К₀, то схема реализуется и R1=R₀; R2=бесконечность.

Если К_0P>К₀, то принимается, что K₀=K_0P;

.

Настройка: f₀ настраивают резистором R3, добротность Q - резистором R4.

III. Высокодобротные фильтры (рис.22)

Дано: f₀, Q.

Задаются: С1=С2=С, R1=R2=R4=R.

Схема рассматривается при условии К₀=2.

Вспомогательный параметр:

.

9

Расчетные соотношения функциональных звеньев фильтров

Известно, что расчет активных фильтров начиная со второго порядка связан с неопределенностью, так как число искомых параметров больше числа аналитических уравнений. Для частичного снятия этой неопределенности при расчете учитывают дополнительные требования, такие как простота реализации, малый разброс и т.д. Ввиду того что фильтры высших порядков на одном операционном усилителе отличаются плохой устойчивостью и стабильностью и эти сложные фильтры реализуются комбинацией звеньев первого и второго порядков, ниже приводится методика расчета фильтров указанных порядков.

Для представленных схем методика расчета разработана с учетом следующих требований:

а) минимальное число пассивных элементов;

б) минимальная чувствительность передаточной характеристики к разбросу пассивных элементов;

в) минимальное произведение усиление – чувствительность, что позволяет снизить требования к параметрам операционных усилителей;

г) простота настройки и способов производства.

Фильтры нижних частот (фнч)

I. Низкодобротные фильтры (Qp2)

Фильтр первого порядка (рис.10)

Наклон АЧХ за частотой среза равен 20 дБ/дек или

6 дБ/окт.

Частота среза находится по формуле:

.

Операционный усилитель используется в режиме повторителя напряжения.

10

В случае неустойчивости работы повторителя напряжения, реализованного на операционном усилителе невысокого качества, в схему дополнительно включают стабилизирующее сопротивление Rст=R.

Фильтр второго порядка (рис.11)

Н аклон АЧХ за частотой среза равен 40 dB/дек или 12 dB/окт.

Дано: fср.

Задаются номиналами резисторов

Номинал стабилизирующего резистора равен: Rст=R1+R2.

Фильтр третьего порядка (рис.12)

Реализуется комбинацией фильтров второго и первого порядков.

Наклон АЧХ за частотой среза равен 60 dB/дек или 18 dB/окт.

Задаемся номиналами резисторов: R1=R2=R3=R,

.

15

.

Настройка: fср – резистором R3, а добротность Qp – резистором R5.

Полосовые фильтры

I. Низкодобротные фильтры (рис.20)

Дано: f₀ – средняя частота; - добротность; 2f – полоса пропускания; К₀ – коэффициент передачи.

Задаются: С1=С2=С.

Вспомогательные параметры находится по формулам:

,

где .

- коэффициент передачи на f₀.

Если К_0P<К₀, то схема реализуется и R1=R₀; R2=.

Если К_0P>К₀, то принимается