Фильтры верхних частот (ФВЧ)

Тема 2.5 Электрические фильтры

       Электрические фильтры предназначены для выделения ряда гармонических составляющих из спектра частот несинусоидальных колебаний.

       Фильтр должен пропускать колебания в определенном интервале частот, называемом полосой прозрачности, и максимально ослаблять эти колебания на других частотах, образующих полосу задерживания (непрозрачности). Частота ω_с, разделяющая эти полосы, называется частотой среза или граничной частотой среза. В соответствии с тем, как на шкале частот расположены полосы прозрачности и задерживания, различают фильтры нижних частот (ФНЧ), верхних частот (ФВЧ), полосовые фильтры (ПФ) и заградительные или режекторные (ЗФ или РФ).

       Бывают Г-, Т- и П- образные фильтры (рисунок 54).

Рисунок 54. Электрические фильтры, составленные из Г-образных (а),

Т-образных (б) и П-образных (в) звеньев.

 

       Несмотря на более сложную сему П- и Т-образные фильтры применяются чаще, так как обладают симметричным входом и выходом. Сопротивления звеньев Z₁ и Z₂ должны быть реактивными для обеспечения частотно зависимых свойств фильтров.

 

Фильтры нижних частот (ФНЧ).

       Фильтром нижних частот называют фильтр, полоса прозрачности которого простирается от нулевой частоты среза до частоты ω_с, а выше этой частоты фильтром вносится большое затухание.

       Предположим общая емкость звена равна С, а индуктивность L, тогда схема фильтра будет выглядеть так как показано на рисунке 55.

       Для получения ФНЧ последовательная цепь, к которой подключается нагрузка, должна содержать элемент, хорошо пропускающий низкие частоты, то есть индуктивность, а параллельная ветвь наоборот емкость.

       Идеальная и реальная АЧХ изображены на рисунке 56.

Рисунок 55. Фильтры нижних частот.

Рисунок 56. АЧХ ФНЧ.

 

       Расчет ФНЧ производят исходя из оптимального согласования с нагрузкой и исходя из необходимой частоты среза по формулам (58), (59), а частота среза по формуле (60).

                                                                                                                 (58)

                                                                                                         (59)

                                                                                                  (60)

 

Фильтры верхних частот (ФВЧ).

Фильтром верхних частот называют фильтр, полоса задеривания которого простирается от нулевой частоты среза до частоты ω_с, а выше этой частоты затухание фильтром практически не вносится.

       Схема ФВЧ изображена на рисунке 57.

Рисунок 57. Фильтры верхних частот.

 

       Для получения ФНЧ цепь, к которой подключается нагрузка, должна содержать элемент, плохо пропускающий низкие частоты, то есть емкость, а параллельная ветвь наоборот индуктивность.

       Идеальная и реальная АЧХ изображены на рисунке 58.

Рисунок 58. АЧХ ФВЧ.

       Расчет ФВЧ производят по формулам (61), (62), (63).

                                                                                                               (61)

                                                                                                     (62)

                                                                                             (63)