1. Основные характеристики аэу. 6Тема Основные характеристики аэу 1 Классификация аэу
 Скачать 1.22 Mb.
|
Тема 16. Активные фильтры16.1 Классификация фильтровЭлектрический фильтр – это устройство для усиления или ослабления отдельных частот или полосы частот, проходящих через это устройство. Активный фильтр в отличие от пассивного содержит, кроме резисторов и конденсаторов, операционный усилитель. Фильтры классифицируются: А. По пропускаемым (или подавляемым) частотам на: 1) фильтр низких частот (рис.16.1,а);  Рисунок 16.1 – АЧХ фильтров: а – НЧ; б - ВЧ где f = 0 ÷ fср – полоса пропускания; f > fср - полоса подавления (заграждения); fср÷ fnд переходной участок; fnд – частота, при которой коэффициент усиления K на 3дБ больше, чем в полосе подавления. 2) фильтр высоких частот (рис.17.1,б); - полоса пропускания Ппроп = от fср до ∞; - полоса затухания Пзатух = от 0 до fnд; - от fnд до fср – переходной участок; 3) полосовой фильтр (рис.16.2,а);  Рисунок 16.2 – АЧХ полосового (а) и режекторного (б) фильтров где fв – fн – полоса пропускания; f0 – средняя центральная частота  4) режекторный или заградительный фильтр (рис.16.2,б) - полоса пропускания Ппроп = 0 ÷ fн и Ппроп = fв ÷ ∞; - полоса подавления fnд = fн ÷ fв. Если полоса подавления узкая fnд, то такой фильтр называется фильтр-пробкой. Используется для подавления нежелательных частот, например, 50 Гц в звуковой аппаратуре. Достоинства активных фильтров:
- относительно дешевые; - усиление отфильтрованного сигнала; - возможность увеличения каскадов фильтра для улучшения АЧХ; - малогабаритность. Недостатки: - наличие источника питания; - рабочий диапазон частот ограничен максимальной рабочей частотой ОУ. (не более несколько мегагерц). Б. По наклону переходного участка АЧХ:  Рисунок 16.3 – АЧХ фильтров: а – Баттерворта; б – Чебышева; в - Бесселя 1) фильтр Баттерворта (рис.16.3,а); АЧХ фильтра в полосе пропускании ∆f равномерна и максимально плоская. АЧХ фильтра первого порядка имеет наклон характеристики 20дБ/декаду, а АЧХ фильтра 5-го порядка 100 дБ/декаду. Время, за которое сигнал проходит через фильтр, от частоты зависит нелинейно. Поэтому ступенчатый сигнал на входе фильтра Баттерворта вызывает выброс на выходе фильтра. Используется в случаях, когда надо иметь одинаковые коэффициенты усиления К для всех частот в полосе пропускания; 2) фильтр Чебышева (рис.16.3,б); АЧХ фильтра имеет волнообразные зубцы в полосе пропускания и равномерна в полосе подавления. Амплитуда зубцов (Um) может достигать 0.5; 1; 2; 3 дБ. При увеличении порядка фильтра наклон переходного участка круче, но неравномерна полоса пропускания. Фильтр Чебышева используется в устройствах, где нужен очень крутой наклон характеристики. 3) фильтр Бесселя (рис.16.3,в); Это фильтр с линейной задержкой. Время прохождения сигнала через фильтр линейно зависит от частоты. Используется для фильтрации импульсных сигналов, которые меньше искажаются, чем при прохождении через фильтр Баттерворта. Фильтры характеризуются следующими параметрами: а) порядок фильтра (число его полюсов); Один полюс обусловлен одной RC-цепью. Например, фильтр НЧ второго порядка – это двухполюсный фильтр, имеет наклон 40дБ/декаду. Три последовательно соединенных фильтра второго порядка составляют один фильтр – шестого порядка. Наклон характеристики на переходном участке равен 120дБ/дек. б) коэффициент затухания ; Определяет тип фильтра и форму АЧХ в полосе пропускания и вблизи переходного участка. Таким образом, одна и та же схема, в зависимости от выбора значений коэффициента затухания , может быть фильтром Баттерворта, Чебышева или Бесселя (рис.16.4).  Рисунок 16.4 – АЧХ различных фильтров: 1 – фильтр Бесселя при = 1,732; 2 - фильтр Баттерворта при = 1,414; 3 - фильтр Чебышева при = 1,059 в) добротность Q связывает среднюю частоту  и ширину полосы пропускания Ппроп на уровне 3дБ Добротность  обратно пропорциональна коэффициенту затухания. |