|
Введение.
Электрическими частотными фильтрами называются четырехполюсники, ослабление которых в некоторой полосе частот мало, а в другой полосе частот - велико. Диапазон частот, в котором ослабление мало, называется полосой пропускания, а диапазон частот, в котором ослабление велико - полосой задерживания. Между этими полосами часто вводят полосу перехода.
полоса полоса
пропус- пере- полоса задер-
кания хода живания
Рис. 1
Фильтры называют по полосе пропускания: пропускающие малые частоты и задерживающие большие частоты - фильтрами нижних частот (ФНЧ) (рис. 1), пропускающие большие и задерживающие малые - фильтрами верхних частот (ФВЧ) (рис. 2,а), пропускающие только полосу частот - полосовыми (ПФ) (рис. 2, б), задерживающими только полосу частот - режекторными или заграждающими (РФ или ЗФ)
(рис. 2,в).
а) б) в)
Рис. 2
Фильтры могут быть пассивными, состоящими из индуктивностей и емкостей (пассивные LC-фильтры) или состоящими из сопротивлений и емкостей (пассивные RC-фильтры), активными (ARC-фильтры), кварцевыми и т. д.
Существует два различных метода расчета пассивных LC-фильтров - по характеристическим и рабочим параметрам.
По конфигурации схемы фильтров делятся на лестничные (рис. 3,а) и мостовые (рис. 3, б).
Рис. 3
а) б)
Существует два способа исследования цепей - анализ и синтез. Анализ дает возможность определить различные характеристики заданной цепи. Синтез ставит своей задачей найти схему и параметры всех ее элементов, которые необходимо иметь для получения некоторой, наперед заданной характеристики.
Порядком фильтра называют число, равное количеству реактивных элементов в фильтрах нижних или верхних частот.
Нормированными (или приведенными) называются безразмерные величины, показывающие отношение данной величины к некоторой, ей однородной, имеющей характерное значение. В фильтрах нормированной частотой называется отношение данной частоты (или f) к частоте среза ср (или fср). Нормированные величины обозначают знаком ^. Например, нормированная частота = / ср и т. д.
При синтезировании фильтров широкое распространение получили фильтры с характеристиками Баттерворта, Чебышева, Золотарева.
Фильтрами с характеристиками Баттерворта называют фильтры, у которых в ФНЧ при нулевой частоте ослабление равно 0, в полосе пропускания оно монотонно увеличивается, на граничной частоте достигает 3 дБ, а затем в полосе непропускания монотонно возрастает. Чем больше звеньев имеет фильтр, т. е. Чем выше его порядок, тем круче идет характеристика в полосе задерживания и тем меньше ослабление в полосе пропускания.
Фильтрами Чебышева называют фильтры, у которых характеристика ослабления в полосе пропускания имеет колебательный характер с амплитудой, не превышающей 3дБ, а в полосе задерживания - монотонно возрастающей с крутизной, большей, чем у фильтра Баттерворта такого же порядка. Чем больше амплитуда ослабления в полосе пропускания, тем круче идет характеристика в полосе задерживания и наоборот. Если выбрать параметры, при которых колебания в полосе пропускания прекращаются, то фильтр Чебышева превращается в фильтр Баттерворта. Число экстремальных точек в полосе пропускания у фильтров Чебышева равно порядку фильтра, т. е. Числу реактивных элементов в нем.
Задание.
1 часть.
Синтезировать схему фильтра нижних частот (ФНЧ) с Баттервортовской характеристикой рабочего ослабления ускоренным методом.
Синтезировать схему фильтра нижних частот (ФНЧ) с Чебышевской характеристикой рабочего ослабления ускоренным методом.
Для обоих фильтров построить на одном чертеже графики частотной зависимости ослабления.
Исходные данные:
f2 = 280 кГц -граничная частота полосы пропускания;
f3 = 701 кГц -граничная частота полосы задерживания;
a = 1.27 дБ -неравномерность ослабления в полосе пропускания;
a мин =36.75587дБ -минимальное ослабление в полосе задерживания;
R0 = Rн = 370 Ом -сопротивление генератора и нагрузки.
2 часть.
Синтезировать схему фильтра верхних частот с Чебышевской характеристикой
Исходные данные:
f2 = 60 кГц -граничная частота полосы пропускания;
f3 = 30 кГц -граничная частота полосы задерживания;
a = 1 дБ -неравномерность ослабления в полосе пропускания;
amin = 30 дБ -минимальное ослабление в полосе задерживания;
R0 = Rн = 600 Ом -сопротивление генератора и нагрузки.
|
На уровень вверх
Купить