вход Вход Регистрация



 

Первоначально транзисторные фильтры получали путем замены индуктивностей устранения или уменьшения переходных процессов транзисторами и назывались они электронными фильтрами. С переходом к интегральной технологии электронные фильтры были выделены в отдельный класс схем – активные RC–фильтры или просто активные фильтры. Поэтому активные RC–фильтры строятся преимущественно на операционных усилителях или в виде интегральных схем.

Фильтры обычно классифицируют по назначению и соответствующему типу частотных характеристик, принципу действия и виду схем. По назначению фильтры подразделяются на фильтры нижних частот (ФНЧ), фильтры верхних частот (ФВЧ), полосовые, режекторные и гребенчатые фильтры. Дадим определение этим типам фильтров.

Фильтром нижних частот называется электрический частотный фильтр, имеющий полосу пропускания ниже заданной среза и полосу задерживания для более высоких частот (рис. 5.1, а).

Фильтром верхних частот называется электрический частотный фильтр, имеющий полосу пропускания выше заданной частоты среза и полосу задерживания для более низких частот (рис. 5.1, б).

Полосовым фильтром называется электрический частотный фильтр, имеющий полосу пропускания, расположенную между двумя частотами среза. При этом под частотой среза фильтра f0 понимают частоту полосы пропускания (задерживания), на которой затухание передачи фильтра достигает заданного значения, иными словами, это граничная частота между полосой пропускания и полосой задерживания (рис.5.1, в).

Режекторным фильтром называется электрический частотный фильтр, имеющий полосу задерживания, расположенную между двумя заданными полосами пропускания (рис.5.1, г).

Гребенчатым фильтром называется электрический частотный фильтр, имеющий несколько чередующихся полос пропускания и задерживания

Идеализированные амплитудно-частотные характеристики первых четырех типов фильтров приведены соответственно на рис. 5.1, а, б, в, г, где по оси ординат отложена величина К, называемая коэффициентом передачи фильтра. Затухание передачи b – это логарифм величины, обратной модулю коэффициента передачи фильтра, .

 

Рисунок 5.1 – Частотные характеристики активных RC–фильтров

 

В общем случае коэффициент передачи фильтра определяется следующим соотношением (дробно-рациональной функции вид а):

 

;

 

где b0, b1bm; a0, a1am – вещественные числа;

р – оператор Лапласа (для синусоидального сигнала р = jω).

Порядок фильтра определяется наибольшей степенью р в знаменателе.

Если известные корни (многочлена) числителя Z1, Z2 … и корни р1, р2 … знаменателя, то

 

При р = Zi – числитель обращается в «0», следовательно функция К(р) = 0, поэтому корни числителя Z1, Z2Zm – называются нулями функции.

При р = рi в нуль обращается знаменатель, а сама функция в «∞» большое значение. Поэтому фильтры бывают 1–ого, 2 –ого, … n–го – порядка, одноконтурные и многоконтурные.

Как и любые пассивные фильтры можно преобразовать путем замены элементов в любой другой фильтр, так и активные фильтры можно преобразовать или синтезировать, каким-либо способом (или заменой или методом преобразования схемы) в другую схему (или семейство).

При этом можно исключить целый ряд этапов проектирования нового семейства схем. Рассмотрим на примере одного из возможных универсальных структур активного RC–фильтра, (ARC–фильтра), рис. 5.2

Такая универсальная структура при небольших изменениях может выполнять функцию всех типов фильтров. Такими изменениями могут быть, например, разрывы или закоротки одного или нескольких проводников. При изготовлении такой структуры в микроэлектронном исполнении выбор того или иного типа фильтра осуществляется так называемый «выжиганием» по заданной программе перемычек.

 

Рисунок 5.2 – Схема активного универсального RC–фильтра

 

Порядок изменения соединений в схеме ARC–фильтра для получения различных фильтров приведен в табл. 5.1

 

Таблица 5.1 – Таблица соединений универсального фильтра

Схема фильтра Перемычки между узлами
ПФ

 

РФ

ФВЧ

ФНЧ

ab, cd, fg, hk, on, pm, ml

 

al, cd, fg, hk, on, pm, mb

ab, ce, fg, hk, on, pm, ml

ab, ce, fk, hg, om, pn, ml

 

Передаточные функции фильтров типа ПФ, РФ, ФВЧ и ФНЧ, реализованных на основе универсальной структуры имеют вид соответственно

 

 

 

Более подробно методика построения схемы их объединения, определения граничных частот, передаточных и амплитудно-частотных характеристик, их параметров рассмотрены в следующих источниках [4, 5, 13].

 


© 2018
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру