Реферат Чотириполюсники, електричні фільтри

якого електричні коливання різних частот відокремлюються один від одного. Електричний фільтр являє собою пасивний 4х-П, що пропускає сигнали в деякій смузі частот з малим загасанням, а за межами цієї смуги сигнали проходять в навантаження з великим загасанням.

Смуга частот, в межах якої передавальна функція по напрузі (1.10) приймає не менш заданого значення

називається смугою пропускання. Решта область частот називається смугою затримування. Частоти, що розділяють ці смуги, називаються граничними.

Залежно від пропускається спектру частот фільтри поділяються на:

l фільтри нижніх частот (ФНЧ);

l фільтри верхніх частот (ФВЧ);

l смугові фільтри (ПФ);

l заграждающие фільтри (ЗФ).

Залежно від електричної схеми фільтри поділяються на Г-подібні, Т-образні, П-подібні та інші.

Залежно від числа реактивних елементів, що входять до складу фільтра, розрізняють фільтри першого порядку, другого порядку і т.д.

По складу елементів фільтри діляться на активні і пасивні. Активні фільтри містять джерела електричної енергії, а пасивні їх не містять.

За способом обробки сигналів фільтри діляться на аналогові і цифрові.

У даному курсі розглядаються тільки пасивні електричні фільтри, побудовані на ідеальних лінійних R, L, C-елементах.

В 

2.2 Загальний принцип дії лінійних пасивних електричних фільтрів

Розглянемо електричний фільтр, частотні характеристики якого відомі і описуються формулами (1.8) і (1.10). p> Нехай на вхід даного фільтра надходить сигнал у вигляді суми різних частот

В 

Визначимо структуру сигналу на виході фільтра.

У силу лінійності фільтра, сигнал на виході буде також представляти суму синусоїдальних напруг. При цьому зміняться амплітуди і початкові фази складових, а частоти складових на виході фільтра однакові:

В 

Амплітуди складових на виході визначаються передавальної функцією фільтра (1.10):

В 

Зрушення фаз між вхідним і вихідним напругами визначається фазо-частотної характеристикою фільтра (1.8):

В 

Надалі будемо вважати, що на вхід фільтра подається синусоїдальна напруга, частота якого змінюється від нуля до нескінченності.

2.3 Загальна характеристика фільтрів нижніх частот

Фільтри нижніх частот (ФНЧ) призначені для пропускання в навантаження сигналів малої частоти і придушення сигналів великої частоти.

Смуга пропускання ФНЧ визначається його граничними частотами:

f 1 = 0 - нижня межа смуги пропускання;

f 2 - верхня межа смуги пропускання, яка визначається призначенням даного конкретного фільтра.

У теорії фільтрів розглядаються ідеальні і реальні фільтри. Ідеальним ФНЧ називається фільтр, передавальна функція якого (1.10) у смузі пропускання дорівнює одиниці, а за межами смуги пропускання вона дорівнює нулю:

В 

Передавальна функція реального фільтра в смузі пропускання не дорівнює одиниці, а в смузі затримування - Не дорівнює нулю. p> Передавальні функції з напрузі ідеального і реального фільтрів нижніх частот показані на Рис.2.1.

H (f)

Передавальна функція ідеального ФНЧ

Передавальна функція реального ФНЧ

H 1

Смуга

пропускання Смуга затримування

H 22

f 2 f 22 f

Рис.2.1. Передавальні функції ідеального і реального фільтрів нижніх частот

Кількісну оцінку вибірковості фільтра доцільно проводити за допомогою коефіцієнта прямокутності передавальної функції по напрузі або потужності.

Для розрахунку коефіцієнта прямокутності передавальної функції фільтра введемо в розгляд передавальну функцію за потужністю, яку визначимо наступним чином.

Максимально можлива потужність, яка може бути виділена в навантаженні в разі ідеального фільтра, визначається за формулою:

В  В 

(2.1)

br/>

де U 1 - діюче значення вхідної напруги;

R - опір навантаження.

Фактична потужність, виділяється в навантаженні реального фільтра, визначається діючим значенням вихідної напруги, яке залежить від частоти вхідної напруги:

В  В 

(2.2)

br/>

Передавальною функцією по потужності будемо називати відношення потужності, що виділяється в навантаженні реального фільтра (2.2) до потужності, що виділяється в навантаженні, ідеального фільтра:

В  В