Опорный конспект ... Электрическим фильтром называется четырехполюсник, устанавливаемый между...
advertisement
Опорный конспект Электрические Фильтры Электрическим фильтром называется четырехполюсник, устанавливаемый между источником питания и нагрузкой и служащий для беспрепятственного (с малым затуханием) пропускания токов одних частот и задержки (или пропускания с большим затуханием) токов других частот. Четырёхпо́люсник — электрическая цепь имеющая четыре точки подключения для соединения с другими цепями. Как правило, две точки являются входом, две другие — выходом. На входные точки подаётся исходный сигнал, с выходных снимается преобразованный. Диапазон частот, пропускаемых фильтром без затухания (с малым затуханием), называется полосой пропускания или полосой прозрачности; диапазон частот, пропускаемых с большим затуханием, называется полосой затухания или полосой задерживания. Качество фильтра считается тем выше, чем ярче выражены его фильтрующие свойства, т.е. чем сильнее возрастает затухание в полосе задерживания. В качестве пассивных фильтров обычно применяются четырехполюсники на основе катушек индуктивности и конденсаторов. Фильтры применяются как в радиотехнике и технике связи, где имеют место токи достаточно высоких частот, так и в силовой электронике и электротехнике. Таблица 1. Классификация фильтров Название фильтра Низкочастотный фильтр (фильтр нижних частот) Высокочастотный фильтр (фильтр верхних частот) Полосовой фильтр (полосно-пропускающий фильтр) Режекторный фильтр (полоснозадерживающий фильтр) Диапазон пропускаемых частот и , где Коэффициентом пульсации называют отношение амплитуды основной гармоники Umог к среднему значению выпрямленного напряжения на нагрузке: параметры Отношение коэффициента пульсации на выходе выпрямителя к коэффициенту пульсации на нагрузке определяет степень сглаживания выпрямленного напряжения и называется коэффициентом сглаживания фильтра: q=Kп вх/Кп вых = [Um ог вх/Uо вх]:[Um ог вых/Uо вых] Структура Т- образная и П – образная Низкочастотный фильтр (фильтр нижних частот) Фильтр нижних частот — это такой фильтр, который пропускает частоты меньше некоторой определенной частоты отсечки (fco), но подавляет те частоты, которые больше частоты отсечки. Диапазон пропускаемых частот Рассмотрим схему простейшего низкочастотного фильтра, представленную на 1,а. Границы полосы пропускания определяются неравенством , которому удовлетворяют частоты, лежащие в диапазоне . рис. Высокочастотный фильтр (фильтр верхних частот) Фильтр верхних частот — это такой фильтр, который пропускает частоты, которые больше некоторой определенной частоты отсечки, но подавляет те частоты, которые меньше частоты отсечки Схема простейшего высокочастотного фильтра приведена на рис. 3,а. Диапазон пропускаемых частот Границы полосы пропускания определяются неравенством . Данному неравенству удовлетворяет диапазон изменения частот . Полосовой фильтр (полосно-пропускающий фильтр) Полосовой фильтр — это частотночувствительная схема, которая пропускает узкий диапазон частот в окрестности центральной резонансной частоты Полосовой фильтр формально получается путем последовательного соединения низкочастотного фильтра с полосой пропускания полосой пропускания полосового фильтра , причем и высокочастотного с . Схема Диапазон пропускаемых частот приведена на рис. 5,а, а на рис. 5,б представлены качественные зависимости для него. простейшего Режекторный фильтр (полосно-задерживающий фильтр) Режекторный фильтр представляет собой противоположность полосовому фильтру. Он подавляет или устраняет сигналы, частоты которых попадают в узкий диапазон с центральной частотой fc. Все частоты выше и ниже центральной частоты фильтр пропускает с минимальным ослаблением У режекторного фильтра полоса прозрачности разделена на две части полосой затухания. Схема простейшего режекторного фильтра и качественные зависимости для него приведены на рис.6. Диапазон пропускаемых частот и , где В заключение необходимо отметить, что для улучшения характеристик фильтров всех типов их целесообразно выполнять в виде цепной схемы, представляющей собой каскадно включенные четырехполюсники. При обеспечении согласованного режима работы всех n звеньев схемы коэффициент затухания соответствии с выражением такого фильтра возрастает в , что приближает фильтр к идеальному.