Фильтры электрических сигналов. Исходные положения

Фильтры – электронные устройства, предназначенные для выделения или подавления сигналов в определенной полосе частот из сигнала широкого спектрального состава.

Типы фильтров:

1. ФНЧ – фильтр нижних частот

К(w) = К₀ = const, пока 0 £ w £ w_в

К(w) = 0, если w > w_в

Идеальный фильтр имеет характеристику прямоугольную, реальный – плавный переход.

В реальных фильтрах переход от полосы пропускания к полосе задержания занимает определенную область частот, где К(w) = var.

0 £ К(w) £ К₀

Чем уже переходная полоса, тем ближе характеристика фильтра (частотная) к идеальной.

В реальных фильтрах переходная область характеризуется скоростью спада (подъема) переходной характеристики и выражается в [дб/дек] или [дб/октаву].

Фильтры строятся на основе RLC элементов.

Скорость спада (подъема) определяет порядок фильтра:

1-го порядка скорость 20

2-го порядка скорость 40 и т. д.

Порядок фильтра определяет число элементов (реактивных, используемых в схеме).

2. ФВЧ

К(w) = К₀ = const, когда ¥ > w ³ w_н

К(w) = 0, если w_н > w > w_в

2. ЗФ – заграждающий фильтр

К(w) = 0, если w_н £ w £ w_в

К(w) = К₀, если w_н ³w ³ w_в

1) Фильтры, не содержащие усилительных или активных элементов – пассивные фильтры

К(w) £ 1

Пассивные фильтры строят на R, L, C элементах. Пассивные фильтры обладают более стабильными характеристиками, менее шумят, меньшими нелинейными искажениями, но, особенно на НЧ, габариты фильтров значительны (большие емкости, большие индуктивности).

2) Активные фильтры, – в которых используются усилительные элементы: ПТ, БТ.

Использование ОУ позволяет унифицировать фильтры, сделать их малогабаритными, особенно на НЧ приблизить характеристику к прямоугольной. Появляется «-» - обладают большей нестабильностью, чем пассивные, шумовые характеристик хуже, требуют источник питания.

«+» - повторяемость характеристик, хорошие совпадения расчетов с опытами, относительная простота управления, перестройка.