Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Активные фильтры - это устройства, обеспечивающие усиление входного сигнала в заданной в частотной области. Различают фильтры нижних частот, фильтры высоких частот, избирательные фильтры, полосно-подавляющие фильтры.
5.10.1 Фильтры нижних частот (ФНЧ) усиливают входной сигнал, начиная с нулевой частоты до fср (частоты среза). Фильтры могут быть реализованы, если параллельно с сопротивлением R2 установить конденсатор С (рис. 5.49).
Рис. 5.49
Определим коэффициент усиления .
Так как , то
, и, следовательно,
(рис. 5.50).
Рис. 5.50
Если ω=0, то ;
Если ω→∞, то .
Определим частоту среза fср, на которой коэффициент передачи kфнч(0) уменьшается в раз:
.
Или получим
[рад/с],
и частота среза ФНЧ fср определится как: [1/с=Гц].
Примечание - Если задано fср , то необходимо определить величины С и R2 .
5.10.2. Фильтр высоких частот (ФВЧ) - усиливает сигналы начиная с частоты среза fср . Может быть реализован при использовании дополнительного конденсатора С, последовательно соединенного с сопротивлением R1 (рис. 5.51).
Рис. 5.51
На низкой частоте, из-за наличия конденсатора С, происходит разрыв входной цепи. На высоких частотах .
Так как , то
(рис. 5.52).
Рис. 5.52
Определим частоту среза из выражения: и получим: .
Если задана частота среза fср, то рассчитываем значения R1 и С.
Основными параметрами фильтра являются:
- коэффициент усиления kфильтра для сигналов пропускаемых частот,
- частота среза fср.
Примечание - Качество фильтра определяется крутизной характеристики при переходе от пропускаемых частот к подавляемым частотам. Для увеличения крутизны используют фильтры более высоких порядков.
5.10.3. Избирательные фильтры - обеспечивают усиление в заданной частотной области. Могут рассматриваться как комбинация фильтров высокой частоты и фильтров низкой частоты (рис. 5.53).
Рис. 5.53
При реализации фильтров необходимо учитывать, что fср фнч> fср фвч (рис. 5.54).
Рис. 5.54
Коэффициент усиления избирательного фильтра определится как:
.
Если ω→0, то kф → 0.
Если ω →∞, то также kф → 0.
В области, где fср фвч < fср < fср фнч, коэффициент усиления избирательного фильтра равен: .
5.10.4 Полосно-подавляющие фильтры подавляют сигналы, лежащие в узкой полосе частот (рис. 5.55).
Рис. 5.55
Если ω =0, то Xс1→ ∞ , Xс2→∞ , и, следовательно, для выходного напряжения получим:
или .
Если ω →∞, то Xс1→ 0, Xс2→0, и для выходного напряжения получим:
или .
На подавляемых частотах Xc2→∞, Xc1→ 0, и
.
Если , то выходное напряжение будет равно нулю: (рис. 5.56).
Рис. 5.56
Задание
|
№ пп |
f мин, кГц |
f макс, кГц |
kус |
±Uвых макс, В |
|
1 |
1 |
5 |
-20 |
10 |
|
2 |
2 |
10 |
-10 |
12 |
|
3 |
5 |
20 |
-30 |
15 |
|
4 |
8 |
20 |
-40 |
10 |
|
5 |
10 |
30 |
-50 |
12 |
|
6 |
12 |
40 |
-10 |
15 |
|
7 |
14 |
50 |
-20 |
10 |
|
8 |
16 |
60 |
-40 |
12 |
|
9 |
18 |
70 |
-30 |
15 |
|
10 |
20 |
80 |
-50 |
12 |
|
11 |
4 |
16 |
-20 |
10 |