Идэвхтэй шүүлтүүрийг өсгөгч (ихэвчлэн op-amps) болон идэвхгүй RC шүүлтүүр ашиглан хэрэгжүүлдэг. Идэвхтэй шүүлтүүрүүдийн идэвхгүй шүүлтүүртэй харьцуулахад давуу талуудын дунд дараахь зүйлийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй.

· индукторын дутагдал;

· сонгох чадвар сайтай;

· Ашигтай дохионы сулрал эсвэл бүр өсгөлтийн нөхөн төлбөр;

· IC хэлбэрээр хэрэгжүүлэхэд тохиромжтой.

Идэвхтэй шүүлтүүрүүд нь бас сул талуудтай:

¨ эрчим хүчний эх үүсвэрээс эрчим хүчний хэрэглээ;

¨ хязгаарлагдмал динамик хүрээ;

¨ нэмэлт шугаман бус дохионы гажуудал.

Мөн олон арван мегагерцээс дээш давтамжтай op-amps бүхий идэвхтэй шүүлтүүрийг ашиглах нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг op-amps-ийн нэгдмэл байдлын давтамж багатай тул хэцүү гэдгийг бид тэмдэглэж байна. Оп-ампер дээрх идэвхтэй шүүлтүүрийн давуу тал нь хамгийн их тод харагдаж байна бага давтамжуудаа, герцийн фракц хүртэл.

Ерөнхийдөө идэвхтэй шүүлтүүр дэх op-amp нь дохионы спектрийн янз бүрийн давтамжийг нэвтрүүлэх өөр өөр нөхцлийг бүрдүүлж, өгөгдсөн давтамж дахь алдагдлыг нөхөж, идэвхгүй шүүлтүүрийн давтамжийн хариу урвалыг засдаг гэж бид үзэж болно. давтамжийн хариу урвалын налуу дээр гаралтын хүчдэлийн огцом уналт. Эдгээр зорилгын үүднээс op-amps-д янз бүрийн давтамжийн сонголттой санал хүсэлтийн гогцоог ашигладаг. Идэвхтэй шүүлтүүрүүд нь бүх төрлийн шүүлтүүрийн давтамжийн хариу урвалыг баталгаажуулдаг: бага дамжуулалт (LPF), өндөр дамжуулалт (HPF) болон зурвасын дамжуулалт (PF).

Аливаа шүүлтүүрийн синтезийн эхний үе шат нь практик боломжийн нөхцөлийг хангасан дамжуулах функцийг (оператор эсвэл нарийн төвөгтэй хэлбэрээр) тодорхойлох явдал бөгөөд нэгэн зэрэг шаардлагатай давтамжийн хариу үйлдэл эсвэл фазын хариу урвалыг (гэхдээ хоёуланг нь биш) баталгаажуулдаг. шүүлтүүр. Энэ үе шатыг шүүлтүүрийн шинж чанарыг ойртуулах гэж нэрлэдэг.

Оператор функц нь олон гишүүнтийн харьцаа юм:

К( х)=A( х)/B( х),

ба тэг ба туйлаар өвөрмөц байдлаар тодорхойлогддог. Хамгийн энгийн тоологч олон гишүүнт нь тогтмол юм. Функцийн туйлын тоо (мөн op-amp дээрх идэвхтэй шүүлтүүрүүдэд туйлын тоо нь ихэвчлэн давтамжийн хариу урвал үүсгэдэг хэлхээн дэх конденсаторуудын тоотой тэнцүү байдаг) шүүлтүүрийн дарааллыг тодорхойлдог. Шүүлтүүрийн дараалал нь түүний давтамжийн хариу урвалын задралын хурдыг заадаг бөгөөд энэ нь эхний дарааллын хувьд 20 дБ/дек, хоёрдугаарт - 40 дБ/дек, гуравдугаарт - 60 дБ/дек гэх мэт.

Ойролцоох асуудлыг бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хувьд шийдэж, дараа нь давтамжийн урвуу аргыг ашиглан үүссэн хамаарлыг бусад төрлийн шүүлтүүрт ашигладаг. Ихэнх тохиолдолд давтамжийн хариу урвалыг хэвийн дамжуулалтын коэффициентийг авч тохируулдаг.

,

f(x) нь шүүх функц; - хэвийн давтамж; - шүүлтүүрийг таслах давтамж; e нь нэвтрүүлэх зурвас дахь зөвшөөрөгдөх хазайлт юм.

Аль функцийг f(x) гэж авснаас хамааран Баттерворт, Чебышев, Бессел гэх мэт шүүлтүүрүүдийг (хоёр дахь эрэмбээс эхлэн) ялгадаг.Зураг 7.15-д тэдгээрийн харьцуулсан шинж чанарыг харуулав.

Баттервортын шүүлтүүр (Butterworth функц) нь нэвтрүүлэх зурвасын хамгийн хавтгай хэсэгтэй, харьцангуй бага муудах хурдтай давтамжийн хариу урвалыг тодорхойлдог. Ийм бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн давтамжийн хариу урвалыг дараах хэлбэрээр илэрхийлж болно.

Энд n нь шүүлтүүрийн дараалал юм.

Чебышев шүүлтүүр (Чебышев функц) нь дамжуулалтын зурвас дахь тодорхой тэгш бус байдал бүхий давтамжийн хариу урвалыг тодорхойлдог боловч ялзралын хурд өндөр биш юм.

Бесселийн шүүлтүүр нь шугаман фазын хариу урвалаар тодорхойлогддог бөгөөд үүний үр дүнд давтамж нь нэвтрүүлэх зурваст байрлах дохионууд шүүлтүүрээр гажуудалгүйгээр дамждаг. Ялангуяа Bessel шүүлтүүр нь дөрвөлжин долгионы хэлбэлзлийг боловсруулахад ялгаруулдаггүй.

Идэвхтэй шүүлтүүрүүдийн давтамжийн хариу урвалын ойролцоолсон тооцооллуудаас гадна урвуу Чебышев шүүлтүүр, Золотарев шүүлтүүр гэх мэтийг мэддэг. Идэвхтэй шүүлтүүрийн хэлхээ нь давтамжийн хариу урвалын ойролцоо төрлөөс хамааран өөрчлөгддөггүй боловч тэдгээрийн элементүүдийн утгуудын хоорондын хамаарал өөрчлөгддөг гэдгийг анхаарна уу.

Хамгийн энгийн (эхний дараалал) HPF, LPF, PF болон тэдгээрийн LFC-ийг Зураг 7.16-д үзүүлэв.

Эдгээр шүүлтүүрүүдэд давтамжийн хариу урвалыг тодорхойлдог конденсаторыг OOS хэлхээнд оруулсан болно.

Өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийн хувьд (Зураг 7.16a) дамжуулах коэффициент нь дараахтай тэнцүү байна.

,

Асимптотуудын коньюгацийн давтамжийг нөхцөл байдлаас, хаанаас олдог

.

Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хувьд (Зураг 7.16b) бид:

,

.

PF (Зураг 7.16c) нь өндөр дамжуулалтын шүүлтүүр ба бага дамжуулалтын шүүлтүүрийн элементүүдийг агуулдаг.

Та шүүлтүүрүүдийн дарааллыг нэмэгдүүлэх замаар LFC өнхрөх налууг нэмэгдүүлэх боломжтой. Идэвхтэй нам дамжуулалтын шүүлтүүр, өндөр дамжуулалтын шүүлтүүр, хоёрдугаар зэрэглэлийн шүүлтүүр шүүлтүүрийг Зураг 7.17-д үзүүлэв.

Тэдний асимптотуудын налуу нь 40 дБ/дек хүрч болох ба 7.17a, b-р зурагнаас харахад бага дамжуулалтын шүүлтүүрээс өндөр дамжуулалтын шүүлтүүр рүү шилжих нь резисторыг конденсатороор солих замаар хийгддэг ба эсрэгээр. PF (Зураг 7.17c) нь өндөр дамжуулалтын шүүлтүүр ба бага дамжуулалтын шүүлтүүрийн элементүүдийг агуулдаг. Дамжуулах функцууд нь тэнцүү байна:

¨ бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хувьд:

;

¨ өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хувьд:

.

PF-ийн хувьд резонансын давтамж нь дараахтай тэнцүү байна.

.

Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр ба өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хувьд таслах давтамж нь дараахтай тэнцүү байна.

;

.

Ихэнхдээ гүүрэн хэлхээг ашиглан хоёр дахь эрэмбийн PF-ийг хэрэгжүүлдэг. Хамгийн түгээмэл нь резонансын давтамж дээр дохиог "дамждаггүй" давхар T хэлбэрийн гүүр (Зураг 7.18а) болон резонансын давтамж дээр дамжуулах хамгийн их коэффициенттэй Wien гүүр (Зураг 7.18б) юм.

Гүүрний хэлхээг PIC болон OOS хэлхээнд оруулсан болно. Давхар T-гүүрийн хувьд резонансын давтамж дээр санал хүсэлтийн гүн хамгийн бага бөгөөд энэ давтамжийн ашиг хамгийн их байна. Wien гүүрийг ашиглах үед резонансын давтамжийн ашиг хамгийн их байдаг, учир нь ПОС-ын хамгийн их гүн. Үүний зэрэгцээ, тогтвортой байдлыг хадгалахын тулд резистор ашиглан нэвтрүүлсэн OOS-ийн гүн нь POS-ийн гүнээс их байх ёстой. Хэрэв POS болон OOS-ийн гүн ойрхон байвал ийм шүүлтүүр нь Q»2000-тай тэнцэх чанарын хүчин зүйлтэй байж болно.

Давхар Т-гүүрийн резонансын давтамж ба дээр , болон Wien гүүр Тэгээд , тэнцүү байна , мөн тогтвортой байдлын нөхцөл дээр үндэслэн сонгосон , учир нь Wien гүүрний давтамжийн дамжуулалтын коэффициент нь 1/3 байна.

Ховилын шүүлтүүрийг авахын тулд Зураг 7.18c-д үзүүлсэн шиг давхар T хэлбэрийн гүүрийг холбож эсвэл Wien гүүрийг OOS хэлхээнд оруулж болно.

Идэвхтэй тохируулагч шүүлтүүрийг барихын тулд резисторууд нь хос хувьсах резистор хэлбэрээр хийгдсэн Wien гүүрийг ихэвчлэн ашигладаг.

Идэвхтэй бүх нийтийн шүүлтүүр (LPF, HPF ба PF) барих боломжтой бөгөөд хэлхээний хувилбарыг Зураг 7.19-д үзүүлэв.

Энэ нь op-amp нэмэгч ба op-amp болон -д цуваа холбогдсон хоёр нэгдүгээр зэрэглэлийн бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрээс бүрдэнэ. Хэрэв , дараа нь холболтын давтамж . LFC нь 40 дБ/дек зэрэг асимптотуудын налуутай. Бүх нийтийн идэвхтэй шүүлтүүр нь параметрийн тогтвортой байдал, өндөр чанарын хүчин зүйлтэй (100 хүртэл). Цуврал IC-д ихэвчлэн ашиглагддаг ижил төстэй зарчимбарилгын шүүлтүүр.

Гираторууд

Үүнийг гиратор гэж нэрлэдэг электрон төхөөрөмж, энэ нь реактив элементүүдийн нийт эсэргүүцлийг хувиргадаг. Ерөнхийдөө энэ нь багтаамжаас индукц руу хөрвүүлэгч, өөрөөр хэлбэл. индукцтай тэнцүү байна. Заримдаа гираторуудыг индукцийн синтезатор гэж нэрлэдэг. IC-д гираторуудыг өргөнөөр ашиглах нь хатуу төлөвт технологи ашиглан индуктор үйлдвэрлэхэд ихээхэн бэрхшээлтэй байдагтай холбон тайлбарладаг. Гираторыг ашиглах нь жин, хэмжээтэй сайн шинж чанартай харьцангуй том индукц авах боломжтой болгодог.

Зураг 7.20-д давтамжийн сонголттой PIC ( ба ) -аар бүрхэгдсэн op-amp давталт болох гираторын сонголтуудын аль нэгийн цахилгаан диаграммыг үзүүлэв.

Конденсаторын багтаамж нь дохионы давтамж нэмэгдэх тусам буурдаг тул цэг дээрх хүчдэл Анэмэгдэх болно. Үүний зэрэгцээ op-amp-ийн гаралтын хүчдэл нэмэгдэх болно. PIC хэлхээгээр дамжуулан гаралтаас нэмэгдэж буй хүчдэл нь урвуу ороогүй оролтод нийлүүлэгддэг бөгөөд энэ нь тухайн цэг дээрх хүчдэлийг цаашид нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. А, илүү хүчтэй байх тусам давтамж өндөр байна. Тиймээс цэг дээрх хүчдэл Аиндуктор дээрх хүчдэл шиг ажилладаг. Синтезийн индукцийг дараахь томъёогоор тодорхойлно.

.

Гираторын чанарын хүчин зүйлийг дараахь байдлаар тодорхойлно.

.

Гираторуудыг бий болгоход тулгардаг гол бэрхшээлүүдийн нэг бол хоёр терминал нь нийтлэг автобусанд холбогдоогүй индукцийн эквивалентийг олж авахад бэрхшээлтэй байдаг. Ийм гираторыг дор хаяж дөрвөн оп-ампер дээр гүйцэтгэдэг. Өөр нэг асуудал бол гираторын ажиллах давтамжийн харьцангуй нарийхан хүрээ юм (өргөн хэрэглэгддэг op amp-ийн хувьд хэд хэдэн килогерц хүртэл).

"- идэвхтэй нам дамжуулалтын шүүлтүүр гэсэн үг. Энэ нь зөвхөн хамгийн бага давтамжийг гаргадаг нэмэлт чанга яригчтай стерео дууны системийг өргөтгөхөд ялангуяа ашигтай байдаг. Энэхүү төсөл нь 50 - 250 Гц-ийн тохируулгатай таслах давтамжтай хоёр дахь эрэмбийн идэвхтэй шүүлтүүр, өсөлтийн хяналттай (0.5 - 1.5) оролтын өсгөгч ба гаралтын үе шатуудаас бүрдэнэ.

Энэхүү загвар нь дохионууд хоорондоо 180 градусын фазын зөрүүтэй байдаг тул гүүрний өсгөгчтэй шууд холбогдох боломжийг олгодог. Самбар дээр суурилуулсан цахилгаан хангамж, тогтворжуулагчийн ачаар шүүлтүүрийг цахилгаан өсгөгчөөс тэгш хэмтэй хүчдэлээр хангах боломжтой - ихэвчлэн хоёр туйлт 20 - 70 В. Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр нь үйлдвэрлэлийн болон гар хийцийн өсгөгчболон урьдчилсан өсгөгч.

Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хэлхээний диаграм

Сабвуферийн шүүлтүүрийн хэлхээг зурагт үзүүлэв. Энэ нь хоёр үндсэн дээр ажилладаг үйл ажиллагааны өсгөгч U1-U2 (NE5532). Тэдний эхнийх нь дохиог нэгтгэх, шүүх үүрэгтэй бол хоёр дахь нь кэшийг баталгаажуулдаг.

Сабвуфер руу бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн бүдүүвч диаграм

Стерео оролтын дохиог GP1 холбогч руу нийлүүлж, дараа нь C1 (470nF) ба C2 (470nF) конденсаторууд, R3 (100k) ба R4 (100k) резисторуудаар U1A өсгөгчийн урвуу оролт руу ордог. Энэ элемент нь сонгодог хэлхээний дагуу угсарсан тохируулгатай олз бүхий дохио нэмэгчийг хэрэгжүүлдэг. Resistor R6 (27k) нь P1 (50k) -тай хамт 0.5-аас 1.5 хүртэлх утгыг тохируулах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь сабвуферын өсөлтийг бүхэлд нь сонгох боломжийг танд олгоно.

Resistor R9 (100k) нь U1A өсгөгчийн тогтвортой байдлыг сайжруулж, оролтын дохио байхгүй тохиолдолд түүний сайн туйлшралыг баталгаажуулдаг.

Өсгөгчийн гаралтын дохио нь U1B-ийн бүтээсэн хоёр дахь дарааллын идэвхтэй нам дамжуулалтын шүүлтүүр рүү очдог. Энэ бол Sallen-Key-ийн ердийн архитектур бөгөөд өөр өөр налуу, далайцтай шүүлтүүрүүдийг авах боломжийг олгодог. Энэ шинж чанарын хэлбэрт C8 (22nF), C9 (22nF) конденсаторууд болон резистор R10 (22k), R13 (22k) болон потенциометр P2 (100k) шууд нөлөөлдөг. Потенциометрийн логарифмын масштаб нь хаалганы бариулыг эргүүлэх үед таслах давтамжийн шугаман өөрчлөлтийг хийх боломжийг олгодог. P2 потенциометрийн зүүн туйлын байрлалаар өргөн давтамжийн хүрээ (260 Гц хүртэл) хүрч, баруун тийш эргэх нь давтамжийн зурвасыг 50 Гц хүртэл нарийсгахад хүргэдэг. Доорх зурагт бүх хэлхээний хэмжсэн далайцын хариу урвалыг Р2 потенциометрийн хоёр туйлын болон дунд байрлалд харуулав. Тухайн тохиолдол бүрт потенциометр P1-ийг дунд байрлалд тохируулж, 1 (0 дБ) олзыг хангасан.

Шүүлтүүрийн гаралтын дохиог өсгөгч U2 ашиглан боловсруулдаг. C16 (10pF) ба R17 (56k) элементүүд нь U2A м/с-ийн тогтвортой ажиллагааг хангана. R15-R16 (56к) резисторууд нь U2B-ийн өсөлтийг тодорхойлдог бөгөөд C15 (10pF) нь тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлдэг. Хэлхээний хоёр гаралт нь R18-R19 (100 Ом), C17-C18 (10uF/50V) ба R20-R21 (100к) элементүүдээс бүрдэх шүүлтүүрийг ашигладаг бөгөөд тэдгээрээр дамжуулан дохиог GP3 гаралтын холбогч руу илгээдэг. Энэхүү дизайны ачаар гаралт дээр бид 180 градусын фазаар шилжсэн хоёр дохиог хүлээн авдаг бөгөөд энэ нь хоёр өсгөгч ба гүүр өсгөгчийг шууд холбох боломжийг олгодог.

Шүүлтүүр нь zener диод D1 (BZX55-C16V), D2 (BZX55-C16V) ба хоёр транзистор T1 (BD140) ба T2 (BD139) дээр суурилсан энгийн хоёр туйлт хүчдэлийн тэжээлийн хангамжийг ашигладаг. R2 (4.7k) ба R8 (4.7k) резисторууд нь zener диодуудын гүйдэл хязгаарлагч бөгөөд хамгийн бага тэжээлийн хүчдэлийн үед гүйдэл нь ойролцоогоор 1 мА, хамгийн ихдээ D1 болон D1-д аюулгүй байхаар сонгосон. D2.

R5 (510 Ом), C4 (47uF/25V), R7 (510 Ом), C6 (47uF/25V) элементүүд нь T1 ба T2 дээр суурилсан энгийн хүчдэлийн жигд шүүлтүүр юм. Эсэргүүцэл R1 (10 Ом), R11 (10 Ом) ба конденсатор C3 (100uF/25V), C7 (100uF/25V) нь тэжээлийн хүчдэлийн шүүлтүүр юм. Цахилгаан холбогч - GP2.

Сабвуфер шүүлтүүрийг холбож байна

Дууны тохируулгын дараа сабвуфер шүүлтүүрийн модулийг урьдчилан өсгөгчийн гаралттай холбох ёстой бөгөөд энэ нь бүхэл системийн дууны хяналтыг сайжруулах болно гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Ашиглалтын потенциометрийг ашиглан сабвуферын эзлэхүүний харьцааг бүх дохионы замын эзлэхүүнтэй харьцуулж болно. Сонгодог тохиргоонд ажилладаг аливаа цахилгаан өсгөгч нь модулийн гаралтад холбогдсон байх ёстой. Шаардлагатай бол гаралтын дохионы зөвхөн нэгийг ашиглана, 180 градусын фазаас өөр хоорондоо. Хэрэв та гүүрний тохиргоонд өсгөгч барих шаардлагатай бол гаралтын дохиог хоёуланг нь ашиглаж болно.

Та амьдралдаа "шүүлтүүр" гэдэг үгийг нэгээс олон удаа сонссон. Усны шүүлтүүр, агаар шүүгч, тосны шүүлтүүр, эцэст нь "зах зээлийг шүүх"). Агаар, ус, тос болон бусад төрлийн шүүлтүүрүүд нь гадны тоосонцор, хольцыг зайлуулдаг. Гэхдээ цахилгаан шүүлтүүр ямар шүүлтүүр хийдэг вэ? Хариулт нь энгийн: давтамж.

Цахилгаан шүүлтүүр гэж юу вэ

Цахилгаан шүүлтүүрХүссэн спектрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг (давтамж) тодруулах ба/эсвэл хүсээгүйг нь дарах төхөөрөмж юм. -д ороогүй бусад давтамжуудын хувьд шүүлтүүр нь бүрэн алга болох хүртэл их хэмжээний унтралт үүсгэдэг.

Тохиромжтой шүүлтүүрийн шинж чанарууд нь хатуу тодорхойлогдсон давтамжийн зурвасыг таслах ба бусад давтамжийг бүрэн сулруулах хүртэл "шахах" ёстой. Тодорхой хязгаарын давтамжийн утга хүртэл давтамжийг дамжуулдаг хамгийн тохиромжтой шүүлтүүрийн жишээг доор харуулав.

Практикт ийм шүүлтүүрийг хэрэгжүүлэх боломжгүй юм. Шүүлтүүрийг зохион бүтээхдээ тэд хамгийн тохиромжтой шинж чанарт аль болох ойртохыг хичээдэг. Тохиромжтой шүүлтүүрт ойртох тусам дохионы шүүлтүүрийн функцийг илүү сайн гүйцэтгэх болно.

Зөвхөн идэвхгүй радио элементүүд дээр угсардаг шүүлтүүрийг дууддаг идэвхгүй шүүлтүүрүүд. Нэг буюу хэд хэдэн идэвхтэй радиоэлемент агуулсан шүүлтүүрийг эсвэл төрөл гэж нэрлэдэг идэвхтэй шүүлтүүрүүд.

Манай нийтлэлд бид идэвхгүй шүүлтүүрүүдийг авч үзэх бөгөөд нэг радио элементээс бүрдэх хамгийн энгийн шүүлтүүрүүдээс эхэлнэ.

Нэг элементийн шүүлтүүр

Нэрнээс нь ойлгосноор нэг элементийн шүүлтүүр нь нэг радио элементээс бүрддэг. Энэ нь конденсатор эсвэл индуктор байж болно. Ороомог ба конденсатор нь өөрөө шүүлтүүр биш - тэдгээр нь үндсэндээ зөвхөн радио элементүүд юм. Гэхдээ ачаалалтай хамт тэдгээрийг аль хэдийн шүүлтүүр гэж үзэж болно. Энд бүх зүйл энгийн. Конденсатор ба ороомгийн реактив нь давтамжаас хамаарна. Та нийтлэлээс урвалын талаар илүү ихийг уншиж болно.

Нэг элементийн шүүлтүүрийг голчлон аудио технологид ашигладаг. Шүүлтүүрийн хувьд аль давтамжийг тусгаарлах шаардлагатай байгаагаас хамааран ороомог эсвэл конденсаторыг ашигладаг. Өндөр давтамжийн чанга яригч (жиргээч)-ийн хувьд бид конденсаторыг чанга яригчтай цувралаар холбодог бөгөөд энэ нь өндөр давтамжийн дохиог түүгээр бараг алдагдуулахгүйгээр дамжуулж, бага давтамжийг чийгшүүлнэ.

Сабвуферын чанга яригчийн хувьд бид бага давтамжийг (LF) онцлон тэмдэглэх хэрэгтэй, тиймээс бид индукторыг сабвуфертэй цувралаар холбодог.

Мэдээжийн хэрэг, нэг радио элементийн үнэлгээг тооцоолж болох боловч тэдгээрийг голчлон чихээр сонгодог.

Санаа зовохыг хүсдэггүй хүмүүст зориулж жиргээчид болон сабвуферуудад зориулсан бэлэн шүүлтүүрийг хөдөлмөрч хятадууд бүтээдэг. Энд нэг жишээ байна:

Самбар дээр бид 3 терминал блокыг харж байна: оролтын терминал блок (INPUT), басс (BASS) гаралтын терминал, твиттерийн терминал блок (TREBLE).

L хэлбэрийн шүүлтүүрүүд

L хэлбэрийн шүүлтүүр нь хоёр радио элементээс бүрдэх ба тэдгээрийн нэг эсвэл хоёр нь шугаман бус давтамжийн хариу үйлдэлтэй байдаг.

RC шүүлтүүрүүд

Бид хамгийн сайн мэддэг резистор ба конденсатораас бүрдэх шүүлтүүрээс эхэлнэ гэж бодож байна. Энэ нь хоёр өөрчлөлттэй:

Эхлээд харахад та эдгээрийг хоёр ижил шүүлтүүр гэж бодож болох ч энэ нь тийм биш юм. Хэрэв та шүүлтүүр бүрийн давтамжийн хариу урвалыг бий болговол үүнийг шалгахад хялбар байдаг.

Proteus бидэнд энэ асуудалд туслах болно. Тиймээс энэ хэлхээний давтамжийн хариу урвал

иймэрхүү харагдах болно:

Бидний харж байгаагаар ийм шүүлтүүрийн давтамжийн хариу үйлдэл нь бага давтамжийг саадгүй нэвтрүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд давтамж нэмэгдэх тусам өндөр давтамжийг сулруулдаг. Тиймээс ийм шүүлтүүрийг бага дамжуулалтын шүүлтүүр (LPF) гэж нэрлэдэг.

Гэхдээ энэ хэлхээний хувьд

Давтамжийн хариу иймэрхүү харагдах болно

Энд яг эсрэгээрээ байна. Ийм шүүлтүүр нь бага давтамжийг сулруулж, өндөр давтамжийг дамжуулдаг тул ийм шүүлтүүрийг өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүр (HPF) гэж нэрлэдэг.

Давтамжийн хариу налуу

Хоёр тохиолдолд давтамжийн хариу урвалын налуу нь -3 дБ, өөрөөр хэлбэл таслах давтамжтай тохирох цэгийн дараа 6 дБ/октав байна. 6 дБ/октавын тэмдэглэгээ нь юу гэсэн үг вэ? Таслах давтамжаас өмнө эсвэл дараа нь дамжуулах коэффициентийг хэмжсэн тохиолдолд давтамжийн хариу урвалын налуу нь бараг шулуун шугамын хэлбэрийг авна. Октав нь давтамжийн хоёр ба нэг харьцаа юм. Бидний жишээнд давтамжийн хариу урвалын налуу нь 6 дБ/октав бөгөөд энэ нь давтамж хоёр дахин нэмэгдэхэд бидний шууд давтамжийн хариу 6 дБ-ээр нэмэгддэг (эсвэл буурдаг) гэсэн үг юм.

Энэ жишээг харцгаая

1 кГц давтамжийг авч үзье. 1 кГц-ээс 2 кГц хүртэлх давтамжтай үед давтамжийн хариу урвалын уналт 6 дБ болно. 2 кГц-ээс 4 кГц-ийн интервалд давтамжийн хариу дахин 6 дБ, 4 кГц-ээс 8 кГц хүртэлх зайд дахин 6 дБ, 8 кГц-ээс 16 кГц хүртэл давтамжийн хариу сулрах болно. дахин 6 дБ байх гэх мэт. Тиймээс давтамжийн хариу урвалын налуу нь 6 дБ/октав байна. ДБ/10 жил гэж бас байдаг. Энэ нь бага ашиглагддаг бөгөөд давтамж хоорондын зөрүүг 10 дахин илэрхийлдэг. ДБ / арван жилийг хэрхэн олох талаар нийтлэлээс олж болно.

Шууд давтамжийн хариу урвалын налуу өндөр байх тусам шүүлтүүрийн сонгомол шинж чанар сайжирна.

24 дБ/октав налуутай шүүлтүүр нь 6 дБ/октав налуутай шүүлтүүрээс илүү сайн байх нь ойлгомжтой, учир нь энэ нь хамгийн тохиромжтой байдалд ойртдог.

RL шүүлтүүрүүд

Яагаад конденсаторыг индуктороор сольж болохгүй гэж? Бид дахин хоёр төрлийн шүүлтүүр авдаг:

Энэ шүүлтүүрийн хувьд

Давтамжийн хариу нь дараах хэлбэртэй байна.

Бид ижил бага дамжуулалтын шүүлтүүртэй болсон

мөн ийм хэлхээний хувьд

Давтамжийн хариу энэ хэлбэрийг авна

Үүнтэй ижил өндөр дамжуулалтын шүүлтүүр

RC болон RL шүүлтүүрийг дууддаг Эхний дарааллын шүүлтүүрүүдмөн тэдгээр нь таслах давтамжийн дараа 6 дБ/октавын давтамжийн хариу налууг өгдөг.

LC шүүлтүүрүүд

Хэрэв та резисторыг конденсатороор сольсон бол яах вэ? Бид хэлхээнд нийт хоёр радио элементтэй бөгөөд тэдгээрийн урвалын давтамж нь давтамжаас хамаардаг. Энд бас хоёр сонголт байна:

Энэ шүүлтүүрийн давтамжийн хариу урвалыг харцгаая

Бага давтамжийн бүс дэх түүний давтамжийн хариу үйлдэл нь хамгийн хавтгай бөгөөд өргөлтөөр төгсдөг гэдгийг та анзаарсан байх. Тэр бүр хаанаас ирсэн юм бэ? Хэлхээ нь идэвхгүй радио элементүүдээс угсарч зогсохгүй, үсрэлттэй хэсэгт хүчдэлийн дохиог нэмэгдүүлдэг!? Гэхдээ битгий баярла. Энэ нь хүчээр биш харин хүчдэлээр нэмэгддэг. Таны санаж байгаагаар резонансын давтамж дээр хүчдэлийн резонанстай байдаг нь бид авсан явдал юм. Хүчдэлийн резонансын хувьд ороомог дээрх хүчдэл нь конденсатор дээрх хүчдэлтэй тэнцүү байна.

Гэхдээ энэ нь бүгд биш юм. Энэ хүчдэл нь цувралын савны хүчдэлээс Q дахин их байна. Q гэж юу вэ? Энэ . Оргилын өндөр нь чанарын хүчин зүйлээс хамаардаг тул бодит хэлхээнд бага утгатай байдаг тул энэ өргөлт нь таныг төөрөлдүүлэх ёсгүй. Энэ хэлхээ нь мөн онцлог налуу нь 12 дБ/октав бөгөөд энэ нь RC болон RL шүүлтүүрийнхээс хоёр дахин сайн байдаг гэдгээрээ онцлог юм. Дашрамд хэлэхэд, хамгийн их далайц нь 0 дБ-ээс хэтэрсэн ч гэсэн бид нэвтрүүлэх зурвасыг -3 дБ түвшинд тогтоодог. Үүнийг бас мартаж болохгүй.

Өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрт мөн адил хамаарна.

Би аль хэдийн хэлсэнчлэн LC шүүлтүүрүүд аль хэдийн дуудагдсан Хоёрдахь дарааллын шүүлтүүрүүдба тэдгээр нь 12 дБ/октавын давтамжийн хариу налууг өгдөг.

Нарийн төвөгтэй шүүлтүүрүүд

Хэрэв та нэгдүгээр зэрэглэлийн хоёр шүүлтүүрийг ар араас нь холбовол юу болох вэ? Хачирхалтай нь энэ нь хоёр дахь дарааллын шүүлтүүрийг бий болгоно.

Түүний давтамжийн хариу нь илүү огцом, тухайлбал 12 дБ/октав байх бөгөөд энэ нь хоёр дахь зэрэглэлийн шүүлтүүрт байдаг. Гурав дахь дарааллын шүүлтүүр ямар налуутай болохыг тааварлаарай ;-)? Энэ нь зөв, 6 дБ/октав нэмээд 18 дБ/октав авна. Үүний дагуу 4-р дарааллын шүүлтүүрийн хувьд давтамжийн хариу урвалын налуу аль хэдийн 24 дБ/октав гэх мэт байх болно. Өөрөөр хэлбэл, бид илүү олон холбоосыг холбох тусам давтамжийн хариу урвалын налуу өндөр байх ба шүүлтүүрийн шинж чанар нь илүү сайн байх болно. Энэ бүхэн үнэн боловч дараагийн үе шат бүр нь дохиог сулруулахад хувь нэмэр оруулдаг гэдгийг та мартсан байна.

Дээрх диаграммд бид шүүлтүүрийн давтамжийн хариу урвалыг хийлгүйгээр хийсэн дотоод эсэргүүцэлгенератор, мөн ачаалалгүй. Өөрөөр хэлбэл, энэ тохиолдолд шүүлтүүрийн гаралтын эсэргүүцэл нь хязгааргүй юм. Энэ нь дараагийн үе шат бүр өмнөхөөсөө хамаагүй өндөр оролтын эсэргүүцэлтэй байгаа эсэхийг шалгах нь зүйтэй гэсэн үг юм. Одоогийн байдлаар каскадын холбоосууд аль хэдийн мартагдсан бөгөөд одоо оп-ампер дээр суурилсан идэвхтэй шүүлтүүрүүдийг ашигладаг.

Aliexpress-ийн шүүлтүүрийн дүн шинжилгээ

Өмнөх санаагаа ойлгохын тулд бид нарийхан нүдтэй ах нарынхаа энгийн жишээг шинжлэх болно. Aliexpress төрөл бүрийн сабвуфер шүүлтүүр зардаг. Тэдний нэгийг авч үзье.

Таны анзаарсанчлан шүүлтүүрийн шинж чанарууд үүн дээр бичигдсэн байна: энэ төрөлШүүлтүүр нь 300 ваттын сабвуферт зориулагдсан бөгөөд түүний налуу нь 12 дБ/октав юм. Хэрэв та 4 Ом ороомгийн эсэргүүцэлтэй сабвуферийг шүүлтүүрийн гаралт руу холбовол таслах давтамж нь 150 Гц болно. Хэрэв сабвуферын ороомгийн эсэргүүцэл 8 Ом байвал таслах давтамж нь 300 Гц болно.

Бүрэн цайны савны хувьд худалдагч нь бүтээгдэхүүний тайлбарт диаграммыг ч өгсөн. Тэр ингэж харагдаж байна:

Ихэнх тохиолдолд та ороомгийн эсэргүүцлийн утгыг чанга яригч дээр шууд харж болно DC: 2 Ом, 4 Ом, 8 Ом. Бага давтамжтай 16 Ом. Тоонуудын дараах Ω тэмдэг нь Ом-ыг заана. Мөн чанга яригч дахь ороомог индуктив гэдгийг санаарай.

Индуктор өөр өөр давтамжтай хэрхэн ажилладаг вэ?

Таны харж байгаагаар шууд гүйдлийн үед чанга яригч ороомог нь зэс утсаар ороосон тул идэвхтэй эсэргүүцэлтэй байдаг. Бага давтамжтай үед энэ нь дараахь томъёогоор тооцоологддог.

Хаана

X L - ороомгийн эсэргүүцэл, Ом

P нь тогтмол бөгөөд ойролцоогоор 3.14-тэй тэнцүү

F - давтамж, Гц

L - индукц, H

Сабвуфер нь бага давтамжийн хувьд тусгайлан бүтээгдсэн тул энэ нь ижил ороомгийн урвалыг ороомгийн идэвхтэй эсэргүүцэлтэй цувралаар нэмдэг гэсэн үг юм. Гэхдээ бидний туршилтанд бид төсөөлж буй яригчынхаа индукцийг мэдэхгүй тул үүнийг анхаарч үзэхгүй. Тиймээс бид туршилтын бүх тооцоог зохих алдаатай авдаг.

Хятадуудын үзэж байгаагаар чанга яригч шүүлтүүрийг 4 Ом-оор ачаалах үед түүний зурвасын өргөн нь 150 Герц хүрнэ. Энэ үнэн эсэхийг шалгацгаая:

Түүний давтамжийн хариу урвал

Таны харж байгаагаар -3 дБ дахь таслах давтамж нь бараг 150 Гц байв.

Бид шүүлтүүрээ 8 ом чанга яригчаар ачаалдаг

Таслах давтамж нь 213 Гц байв.

Бүтээгдэхүүний тайлбарт 8 Ом-ийн дэд төхөөрөмжийн таслах давтамж нь 300 Гц байх болно гэж заасан. Та хятадуудад итгэж болно гэж бодож байна, учир нь нэгдүгээрт, бүх өгөгдөл нь ойролцоо, хоёрдугаарт, программ дахь симуляци нь бодит байдлаас хол байна. Гэхдээ энэ нь туршлагын мөн чанар биш байв. Давтамжийн хариу урвалаас харахад шүүлтүүрийг илүү өндөр эсэргүүцэлтэй ачаалах үед таслах давтамж дээшээ шилждэг. Шүүлтүүрийг зохион бүтээхдээ үүнийг бас анхаарч үзэх хэрэгтэй.

Bandpass шүүлтүүрүүд

Сүүлийн нийтлэлд бид зурвас дамжуулах шүүлтүүрийн нэг жишээг авч үзсэн

Энэ шүүлтүүрийн давтамжийн хариу иймэрхүү харагдаж байна.

Ийм шүүлтүүрийн онцлог нь хоёр таслах давтамжтай байдаг. Тэдгээрийг мөн -3 дБ түвшинд эсвэл дамжуулах коэффициентийн хамгийн их утгаас 0.707 түвшинд, эсвэл илүү нарийвчлалтай K u max /√2 түвшинд тодорхойлно.

Bandpass резонансын шүүлтүүрүүд

Хэрэв бид нарийн давтамжийн зурвасыг сонгох шаардлагатай бол LC резонансын шүүлтүүрийг үүнд ашигладаг. Тэдгээрийг ихэвчлэн сонгомол гэж нэрлэдэг. Тэдний нэг төлөөлөгчийг харцгаая.

LC хэлхээ нь R резистортой хослуулан үүсдэг. Хос ороомог ба конденсатор нь резонансын давтамж дээр нээлттэй хэлхээ гэж нэрлэгддэг маш өндөр эсэргүүцэлтэй хүчдэл үүсгэдэг. Үүний үр дүнд, резонансын хэлхээний гаралт дээр бид ийм шүүлтүүрийн гаралт руу ямар ч ачааллыг холбохгүй бол оролтын хүчдэлийн утга байх болно.

Энэ шүүлтүүрийн давтамжийн хариу иймэрхүү харагдах болно:

Хэрэв бид Y тэнхлэгийн дагуу дамжуулах коэффициентийн утгыг авбал давтамжийн хариу урвалын график дараах байдлаар харагдах болно.

0.707 түвшинд шулуун шугам барьж, ийм шүүлтүүрийн зурвасын өргөнийг тооцоол. Таны харж байгаагаар энэ нь маш нарийн байх болно. Чанарын хүчин зүйл Q нь хэлхээний шинж чанарыг үнэлэх боломжийг олгодог. Чанарын хүчин зүйл өндөр байх тусам шинж чанар нь хурц болно.

Графикаас чанарын хүчин зүйлийг хэрхэн тодорхойлох вэ? Үүнийг хийхийн тулд та дараах томъёог ашиглан резонансын давтамжийг олох хэрэгтэй.

Хаана

f 0 нь хэлхээний резонансын давтамж, Гц

L - ороомгийн индукц, H

C - конденсаторын багтаамж, F

Бид L=1mH ба C=1uF-ийг орлуулж, хэлхээндээ 5033 Гц резонансын давтамжийг авна.

Одоо бид шүүлтүүрийнхээ зурвасын өргөнийг тодорхойлох хэрэгтэй. Босоо хуваарь нь -3 дБ, шугаман бол 0.707 түвшинд үүнийг ердийнхөөрөө хийнэ.

Давтамжийнхаа дээд хэсгийг нэмэгдүүлж, хоёр таслах давтамжийг олъё.

f 1 = 4839 Гц

f 2 = 5233 Гц

Тиймээс зурвасын өргөн Δf=f 2 – f 1 = 5233-4839=394 Гц.

За, чанарын хүчин зүйлийг олох л үлдлээ.

Q=5033/394=12.77

Ховилын шүүлтүүрүүд

Өөр нэг төрлийн LC хэлхээ нь цуврал LC хэлхээ юм.

Түүний давтамжийн хариу иймэрхүү харагдах болно:

Мэдээжийн хэрэг, индукторыг му-металл бамбайд байрлуулах замаар энэ сул талыг арилгах боломжтой боловч энэ нь зөвхөн илүү үнэтэй болно. Загвар зохион бүтээгчид аль болох индуктороос зайлсхийхийг хичээдэг. Гэвч ахиц дэвшлийн ачаар ороомог нь оп-ампер дээр баригдсан идэвхтэй шүүлтүүрт ашиглагддаггүй.

Дүгнэлт

Шүүлтүүр нь радио электроникийн олон хэрэглээг олдог. Жишээлбэл, харилцаа холбооны салбарт аудио давтамжийн мужид (20 Гц-20 КГц) bandpass шүүлтүүрийг ашигладаг. Мэдээлэл цуглуулах системүүд нь бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг (LPF) ашигладаг. Хөгжмийн төхөөрөмжид шүүлтүүр нь дуу чимээг дарж, холбогдох чанга яригчдад зориулж тодорхой бүлгийн давтамжийг сонгохоос гадна дууг өөрчлөх боломжтой. Цахилгаан хангамжийн системд шүүлтүүрийг ихэвчлэн 50/60 Гц сүлжээний давтамжтай ойролцоо давтамжийг дарах зорилгоор ашигладаг. Аж үйлдвэрт шүүлтүүрийг косинус phi-г нөхөхөд ашигладаг бөгөөд гармоник шүүлтүүр болгон ашигладаг.

Дүгнэлт

Цахилгаан шүүлтүүрийг тодорхой давтамжийн мужийг тодруулж, шаардлагагүй давтамжийг чийгшүүлэхэд ашигладаг.

Резистор, индуктор, конденсатор зэрэг идэвхгүй радио элементүүд дээр суурилуулсан шүүлтүүрийг идэвхгүй шүүлтүүр гэж нэрлэдэг. Транзистор эсвэл оп-ампер гэх мэт идэвхтэй радио элемент агуулсан шүүлтүүрийг идэвхтэй шүүлтүүр гэж нэрлэдэг.

Давтамжийн хариу урвалын шинж чанар огцом буурах тусам шүүлтүүрийн сонгомол шинж чанар сайжирна.

JEER-ийн оролцоотойгоор

Цахилгаан дохиотой ажиллахдаа тэдгээрээс нэг давтамж эсвэл давтамжийн зурвасыг тусгаарлах шаардлагатай байдаг (жишээлбэл, дуу чимээ, ашигтай дохиог тусгаарлах). Ийм салгахад цахилгаан шүүлтүүрийг ашигладаг. Идэвхтэй шүүлтүүрүүд нь идэвхгүй шүүлтүүрүүдээс ялгаатай нь оп-ампер (эсвэл бусад идэвхтэй элементүүд, жишээлбэл, транзистор, вакуум хоолой) багтдаг бөгөөд олон давуу талтай байдаг. Эдгээр нь нэвтрүүлэх зурвасыг илүү сайн салгаж, сулруулдаг бөгөөд тэдгээрийн тэгш бус байдлыг тохируулах нь харьцангуй хялбар байдаг. давтамжийн хариу үйлдэлдамжуулалт ба сулралтын бүсэд. Мөн идэвхтэй шүүлтүүрийн хэлхээ нь ихэвчлэн индуктор ашигладаггүй. Идэвхтэй шүүлтүүрийн хэлхээнд давтамжийн шинж чанарыг давтамжаас хамааралтай санал хүсэлтээр тодорхойлно.

Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр

Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хэлхээг Зураг дээр үзүүлэв. 12.

Цагаан будаа. 12. Идэвхтэй нам дамжуулалтын шүүлтүүр.

Ийм шүүлтүүрийн дамжуулах коэффициентийг дараах байдлаар бичиж болно

, (5)

Тэгээд
. (6)

At TO 0 >>1

Дамжуулах коэффициент
(5)-д байгаа нь бүх гурван элементийг агуулсан хоёр дахь дарааллын идэвхгүй шүүлтүүртэй ижил байна ( Р, Л, C) (Зураг 13), үүнд:

Цагаан будаа. 14. Идэвхтэй нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн давтамжийн хариу үйлдэл ба фазын хариу урвал өөр өөрQ .

Хэрэв Р 1 = Р 3 = Р Тэгээд C 2 = C 4 = C(12-р зурагт), дараа нь дамжуулалтын коэффициент гэж бичиж болно

Чанарын янз бүрийн хүчин зүйлсийн идэвхтэй нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн далайц ба фазын давтамжийн шинж чанар QЗурагт үзүүлэв. 14 (цахилгаан хэлхээний параметрүүдийг сонгосон байна ω 0 = 200 рад/с). Энэ нь нэмэгдэж байгааг зураг харуулж байна Q

Эхний дарааллын идэвхтэй нам дамжуулалтын шүүлтүүрийг Зураг 2-т схемээр гүйцэтгэдэг. 15.

Цагаан будаа. 15. Нэгдүгээр зэрэглэлийн идэвхтэй нам дамжуулалтын шүүлтүүр.

Шүүлтүүрийн дамжуулалтын коэффициент нь

.

Энэхүү шүүлтүүрийн идэвхгүй аналогийг Зураг дээр үзүүлэв. 16.

Эдгээр дамжуулалтын коэффициентүүдийг харьцуулж үзвэл бид ижил хугацааны тогтмолуудыг харж байна τ’ 2 Тэгээд τ эхний эрэмбийн идэвхтэй шүүлтүүрийн ашгийн модуль нь байх болно TO 0 идэвхгүй байдлаас хэд дахин их.

Цагаан будаа. 17.Simulink-идэвхтэй нам дамжуулалтын шүүлтүүр загвар.

Та авч үзэж буй идэвхтэй шүүлтүүрийн давтамжийн хариу үйлдэл ба фазын хариу урвалыг судалж болно, жишээлбэл Simulink, дамжуулах функцийн блок ашиглан. Параметрүүдийн хувьд цахилгаан диаграмм TO Р = 1, ω 0 = 200 рад/с ба Q = 10 Simulink- Дамжуулах функцийн блок бүхий загвар нь Зураг дээр үзүүлсэн шиг харагдах болно. 17. Давтамжийн хариу үйлдэл ба фазын хариуг ашиглан авч болно LTI- үзэгч. Гэхдээ энэ тохиолдолд тушаалыг ашиглах нь илүү хялбар байдаг MATLAB давтамж. Доорх нь давтамжийн хариу үйлдэл болон фазын хариу графикийг олж авах жагсаалт юм.

w0=2e2; % байгалийн давтамж

Q=10; % чанарын хүчин зүйл

w=0:1:400; %давтамжийн хүрээ

b=; Дамжуулах функцийн тоологчийн % вектор:

a=; Дамжуулах функцийн хуваагчийн % вектор:

давтамж(b,a,w); Давтамжийн хариу үйлдэл ба фазын хариу үйлдлийн % тооцоо, бүтээн байгуулалт

Идэвхтэй бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн далайц-давтамжийн шинж чанар (нь τ = 1с ба TO 0 = 1000) 18-р зурагт үзүүлэв. Энэ нь нэмэгдэж байгааг зураг харуулж байна Qдалайц-давтамжийн шинж чанарын резонансын шинж чанар илэрдэг.

Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн загварыг бүтээцгээе SimPowerSystems, бидний үүсгэсэн op-amp блок ашиглан ( ажиллагаатайөсгөгч), 19-р зурагт үзүүлснээр үйл ажиллагааны өсгөгчийн блок нь шугаман бус тул тохиргоонд Симуляци/ ТохиргооПараметрүүдSimulinkТооцооллын хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд та аргуудыг ашиглах хэрэгтэй ode23tbэсвэл ode15s. Мөн цаг хугацааны алхамыг ухаалгаар сонгох шаардлагатай.

Цагаан будаа. 18. Идэвхтэй нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн давтамжийн хариу үйлдэл ба фазын хариу үйлдэл (τ = 1в).

Болъё Р 1 = Р 3 = Р 6 = 100 Ом, Р 5 = 190 Ом, C 2 = C 4 = 5*10 -5 F. Эх үүсвэрийн давтамж нь системийн байгалийн давтамжтай давхцах тохиолдолд ω 0 , шүүлтүүрийн гаралтын дохио нь хамгийн их далайцдаа хүрдэг (Зураг 20-д үзүүлэв). Дохио нь эх үүсвэрийн давтамжтай тогтсон төлөвийн албадан хэлбэлзлийг илэрхийлдэг. График нь тухайн үед хэлхээг асаахад үүссэн түр зуурын процессыг тодорхой харуулж байна т= 0. График нь туйлын ойролцоох синусоид хэлбэрээс дохионы хазайлтыг мөн харуулж байна. Зураг дээр. 21. Өмнөх графикийн томруулсан хэсгийг үзүүлэв. Эдгээр хазайлтыг op-amp-ийн ханалтаар тайлбарлаж болно (op-amp гаралтын хамгийн их зөвшөөрөгдөх хүчдэлийн утга ± 15 В). Эх сурвалжийн дохионы далайц нэмэгдэхийн хэрээр гаралт дээрх дохионы гажуудлын талбай нэмэгддэг нь ойлгомжтой.

Цагаан будаа. 19. Идэвхтэй нам нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн загварSimPowerSystems.

Цагаан будаа. 20. Идэвхтэй нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн гаралтын дохио.

Цагаан будаа. 21. Идэвхтэй нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн гаралтын дохионы фрагмент.

Энэ нийтлэлд бид өндөр ба нам дамжуулалтын шүүлтүүр, тэдгээрийн шинж чанар, сортуудын талаар ярих болно.

Өндөр ба нам дамжуулалтын шүүлтүүр- Энэ цахилгаан хэлхээ, шугаман бус давтамжийн хариу үйлдэл бүхий элементүүдээс бүрдэх - өөр өөр давтамжид өөр өөр эсэргүүцэлтэй байх.

Давтамжийн шүүлтүүрийг өндөр нэвтрүүлэх (өндөр нэвтрүүлэх) шүүлтүүр ба бага нэвтрүүлэх (бага нэвтрүүлэх) шүүлтүүр гэж хувааж болно. Хүмүүс яагаад "өндөр" гэхээсээ илүү "дээд" давтамжийг ихэвчлэн хэлдэг вэ? Учир нь аудио инженерчлэлд бага давтамж 2 килогерцээр дуусч, өндөр давтамж эхэлдэг. Радио инженерийн хувьд 2 килогерц бол өөр ангилал юм - дууны давтамж нь "бага давтамж" гэсэн үг юм! Аудио инженерчлэлд өөр нэг ойлголт байдаг - дунд давтамж. Тиймээс, дунд дамжуулалтын шүүлтүүрүүд нь ихэвчлэн бага болон өндөр дамжуулалтын хоёр шүүлтүүрийн хослол эсвэл өөр төрлийн дамжуулагч шүүлтүүр юм.

Үүнийг дахин давтъя:

Зөвхөн шүүлтүүр төдийгүй радио хэлхээний аль ч элементийг бага ба өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг тодорхойлохын тулд дараахь ойлголт байдаг. далайц-давтамжийн хариу үйлдэл, эсвэл давтамжийн хариу үйлдэл

Давтамжийн шүүлтүүр нь үзүүлэлтээр тодорхойлогддог

Таслах давтамж– энэ нь шүүлтүүрийн гаралтын дохионы далайц нь оролтын дохионоос 0.7 утга хүртэл буурах давтамж юм.

Шүүлтүүрийн давтамжийн хариуны налуунь оролтын дохионы давтамж өөрчлөгдөх үед шүүлтүүрийн гаралтын дохионы далайц хэр огцом буурч байгааг харуулдаг шүүлтүүрийн шинж чанар юм. Хамгийн тохиромжтой нь та давтамжийн хариу урвалыг хамгийн их (босоо) бууруулахыг хичээх хэрэгтэй.

Давтамжийн шүүлтүүрийг реактив бүхий элементүүдээс хийдэг - конденсатор ба индуктор. Конденсаторын шүүлтүүрт ашигладаг урвалууд ( X C ) ба индуктор ( XL ) давтамжтай дараах томъёогоор хамаарагдана.

Тусгай төхөөрөмж (генератор, спектр анализатор болон бусад төхөөрөмж) ашиглан туршилт хийхээс өмнө шүүлтүүрийг тооцоолох нь гэртээ хийхэд хялбар байдаг. Microsoft програм Excel, энгийн автомат тооцооллын хүснэгт хийх (та Excel дээр томьёотой ажиллах чадвартай байх ёстой). Би ямар ч хэлхээг тооцоолохдоо энэ аргыг ашигладаг. Эхлээд би хүснэгт хийж, өгөгдөл оруулж, тооцооллыг гаргаж, давтамжийн хариу график хэлбэрээр цаасан дээр шилжүүлж, параметрүүдийг өөрчилж, давтамжийн хариу цэгүүдийг дахин зурна. Энэ аргын хувьд "хэмжих хэрэгслийн лаборатори" байрлуулах шаардлагагүй бөгөөд давтамжийн хариу урвалыг тооцоолох, зурах ажлыг хурдан гүйцэтгэдэг.

Дүрмийг гүйцэтгэх үед шүүлтүүрийн тооцоо зөв болно гэдгийг нэмж хэлэх хэрэгтэй.

Шүүлтүүрийн нарийвчлалыг хангахын тулд шүүлтүүрийн элементүүдийн эсэргүүцлийн утга нь шүүлтүүрийн гаралттай холбогдсон ачааллын эсэргүүцлээс ойролцоогоор хоёр дахин бага (100 дахин) байх шаардлагатай. Энэ ялгаа буурах тусам шүүлтүүрийн чанар мууддаг. Энэ нь ачааллын эсэргүүцэл нь давтамжийн шүүлтүүрийн чанарт нөлөөлдөгтэй холбоотой юм. Хэрэв танд өндөр нарийвчлал шаардлагагүй бол энэ ялгааг 10 дахин бууруулж болно.

Давтамжийн шүүлтүүрүүд нь:

1. Нэг элемент (конденсатор - өндөр дамжуулалтын шүүлтүүр, эсвэл индуктор - бага дамжуулалтын шүүлтүүр болгон);

2. L хэлбэрийн - by Гадаад төрхнөгөө зүг рүү харсан G үсэгтэй төстэй;

3. Т хэлбэртэй - гадаад төрхөөрөө тэд T үсэгтэй төстэй;

4. U хэлбэрийн - гадаад төрхөөрөө тэд P үсэгтэй төстэй;

5. Олон холбоос - цувралаар холбогдсон ижил L хэлбэрийн шүүлтүүрүүд.

Нэг элементийн өндөр ба нам дамжуулалтын шүүлтүүрүүд

Ихэвчлэн нэг элементийн өндөр ба бага дамжуулалтын шүүлтүүрийг шууд ашигладаг чанга яригч систем хүчирхэг өсгөгчаудио чанга яригчийн дууг сайжруулахын тулд аудио давтамж.

Тэдгээр нь динамик толгойтой цувралаар холбогддог. Нэгдүгээрт, тэдгээр нь динамик толгойг хоёуланг нь хүчирхэг цахилгаан дохионоос хамгаалж, өсгөгчийг эдгээр чанга яригчийг дахин үүсгэдэггүй давтамжтайгаар нэмэлт чанга яригчаар ачаалахгүйгээр ачааллын бага эсэргүүцэлээс хамгаалдаг. Хоёрдугаарт, тэд тоглуулахыг чихэнд илүү тааламжтай болгодог.

Нэг элементийн шүүлтүүрийг тооцоолохын тулд та динамик толгойн ороомгийн урвалыг мэдэх хэрэгтэй. Тооцооллыг хүчдэл хуваагч томьёо ашиглан хийдэг бөгөөд энэ нь L хэлбэрийн шүүлтүүрийн хувьд ч мөн адил юм. Ихэнхдээ нэг элементийн шүүлтүүрийг "чихээр" сонгодог. Жийргэвч дээрх өндөр давтамжийг тодруулахын тулд конденсаторыг цувралаар суурилуулж, бага давтамжийн чанга яригч (эсвэл сабвуфер) дээр бага давтамжийг тодруулахын тулд багалзуурыг (индуктор) цувралаар холбодог. Жишээлбэл, 20...50 ваттын чадалтай бол жиргээчдэд 5...20 мкФ конденсатор, нам давтамжийн чанга яригчийг багалзуурдаж, пааландсан зэсээр ороомог ашиглах нь оновчтой. утас, 0.3...1.0 мм диаметртэй, VHS видео кассетаас авсан ороомог дээр, 200...1000 эргэлт агуулсан. Сонголт нь хувь хүний ​​асуудал тул өргөн хязгаарыг зааж өгсөн болно.

L хэлбэрийн шүүлтүүрүүд

L хэлбэрийн өндөр эсвэл бага дамжуулалтын шүүлтүүр— шугаман бус давтамжийн хариу үйлдэл бүхий хоёр элементээс бүрдэх хүчдэл хуваагч. L хэлбэрийн шүүлтүүрийн хувьд хэлхээ болон хүчдэл хуваагчийн бүх томъёог хэрэглэнэ.

Конденсатор ба резистор дээрх L хэлбэрийн давтамжийн шүүлтүүрүүд

R 1 ХАМТ X C .

Ийм шүүлтүүрийн ажиллах зарчим: өндөр давтамжтай бага реактив бүхий конденсатор нь гүйдлийг саадгүй дамжуулдаг бөгөөд бага давтамжтай үед түүний урвал хамгийн их байдаг тул түүгээр гүйдэл дамждаггүй.

"Хүчдэл хуваагч" нийтлэлээс резисторын утгыг дараах томъёогоор тодорхойлж болохыг бид мэднэ.

эсвэл

X C ба таслах давтамж.

R 2 эсэргүүцлийн эсэргүүцэл рүү R 1 (X C ) дараахтай тохирч байна. R 2 / R 1 = 0.7 / 0.3 = 2.33 . Энэ нь: C = 1.16 / R 2 πf , Хаана е – шүүлтүүрийн давтамжийн хариуны хязгаарын давтамж.

R 2 конденсатор руу хүчдэл хуваагч ХАМТ , өөрийн гэсэн хариу үйлдэлтэй X C .

Ийм шүүлтүүрийн ажиллах зарчим: өндөр давтамжийн үед бага реактив бүхий конденсатор нь өндөр давтамжийн гүйдлийг орон сууцанд шилжүүлдэг бөгөөд бага давтамжтай үед түүний урвал хамгийн их байдаг тул гүйдэл дамжин өнгөрөхгүй.

"Хүчдэл хуваагч" нийтлэлээс бид ижил томъёог ашигладаг.

эсвэл

Оролтын хүчдэлийг 1 (нэгж) гэж авах ба гаралтын хүчдэл 0.7-ийн хувьд (тайралтанд тохирсон утга), конденсаторын урвалын хүчийг мэдэж байгаа бөгөөд энэ нь:

Хүчдэлийн утгыг орлуулснаар бид олдог X C ба таслах давтамж.

R 2 (X C ) резисторын эсэргүүцэлд R 1 нийцэж байна: R 2 / R 1 = 0.7 / 0.3 = 2.33 . Энэ нь: C = 1 / (4.66 x R 1 πf) , Хаана е – шүүлтүүрийн давтамжийн хариуны хязгаарын давтамж.

Индуктор ба резистор дээрх L хэлбэрийн давтамжийн шүүлтүүрүүд

Резисторыг солих замаар өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг олж авдаг R 2 Л XL .

Ийм шүүлтүүрийн ажиллах зарчим: индукц нь бага давтамжтай, бага давтамжтай, тэдгээрийг орон сууцанд шилжүүлдэг бөгөөд өндөр давтамжтай үед түүний урвал хамгийн их байдаг тул гүйдэл дамжин өнгөрөхгүй.

Хүчдэлийн утгыг орлуулснаар бид олдог XL ба таслах давтамж.

Өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн нэгэн адил тооцоог урвуу байдлаар хийж болно. Давтамжийн хариу таслах давтамж дахь шүүлтүүрийн гаралтын хүчдэлийн далайц (хүчдэл хуваагчийн хувьд) нь оролтын хүчдэлийн 0.7-тэй тэнцүү байх ёстойг харгалзан үзвэл резисторын эсэргүүцлийн харьцаа дараах байдалтай байна. R 2 (XL ) резисторын эсэргүүцэлд R 1 нийцэж байна: R 2 / R 1 = 0.7 / 0.3 = 2.33 . Энэ нь: L = 1.16 R 1 / (πf) .

Резисторыг солих замаар бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг олж авдаг R 1 ороомог руу хүчдэл хуваагч Л , энэ нь өөрийн гэсэн урвалтай XL .

Ийм шүүлтүүрийн ажиллах зарчим: бага давтамжтай ороомог нь гүйдэл саадгүй дамждаг бөгөөд өндөр давтамжтай үед түүний урвал хамгийн их байдаг тул гүйдэл дамжин өнгөрөхгүй.

"Хүчдэл хуваагч" нийтлэлийн ижил томьёог ашиглан оролтын хүчдэлийг 1 (нэгдмэл), гаралтын хүчдэлийг 0.7 (тасралттай харгалзах утга) гэж авч, ороомгийн реактивийг мэдэж байгаа бөгөөд энэ нь дараах байдалтай тэнцүү байна.

Хүчдэлийн утгыг орлуулснаар бид олдог XL ба таслах давтамж.

Та урвуу дарааллаар тооцоо хийж болно. Давтамжийн хариу таслах давтамж дахь шүүлтүүрийн гаралтын хүчдэлийн далайц (хүчдэл хуваагчийн хувьд) нь оролтын хүчдэлийн 0.7-тэй тэнцүү байх ёстойг харгалзан үзвэл резисторын эсэргүүцлийн харьцаа дараах байдалтай байна. R 2 эсэргүүцлийн эсэргүүцэл рүү R 1 (XL ) дараахтай тохирч байна. R 2 / R 1 = 0.7 / 0.3 = 2.33 . Энэ нь: L = R 2 / (4.66 πf)

Конденсатор ба ороомог дээрх L хэлбэрийн давтамжийн шүүлтүүрүүд

Өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийг зөвхөн резисторыг орлуулах замаар энгийн хүчдэл хуваагчаас авдаг R 1 конденсатор руу ХАМТ , түүнчлэн резистор R 2 тохируулагч дээр Л . Ийм шүүлтүүр нь дээр дурдсан шүүлтүүрүүдээс илүү давтамжийн хариу урвалын давтамжийн бууралт (илүү огцом бууралт) юм. R.C.эсвэл Р.Л.гинж.

Өмнө нь хийсэн шиг бид тооцооллын ижил аргыг ашигладаг. Конденсатор ХАМТ , өөрийн гэсэн хариу үйлдэлтэй X C , болон тохируулагч Л - урвал XL :

Төрөл бүрийн хэмжигдэхүүнүүдийн утгыг орлуулах замаар бид шүүлтүүрийн хүчдэл, оролт эсвэл гаралтын эсэргүүцлийг олох боломжтой. ХАМТ Тэгээд Л , давтамжийн хариу таслах давтамж. Та мөн урвуу дарааллаар тооцоо хийж болно. Индукц ба багтаамж гэсэн хоёр хувьсах хэмжигдэхүүн байдаг тул шүүлтүүрийн оролт эсвэл гаралтын эсэргүүцлийн утгыг ихэвчлэн давтамжийн хариу урвалын хязгаарын давтамж дээр хүчдэл хуваагч болгон тохируулдаг бөгөөд энэ утга дээр үндэслэн үлдсэн параметрүүдийг олдог. .

Резисторыг солих замаар бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг олж авдаг R 1 ороомог руу хүчдэл хуваагч Л , болон резистор R 2 конденсатор руу ХАМТ .

Өмнө дурьдсанчлан, хүчдэл хуваагч томьёо болон шүүлтүүрийн элементүүдийн урвалын чадвараар дамжуулан тооцоолох ижил аргыг ашигладаг. Энэ тохиолдолд бид резисторын утгыг тэнцүүлнэ R 1 реактивийг тохируулах XL , А R 2 конденсаторын урвал руу X C .

Т хэлбэрийн өндөр ба нам дамжуулалтын шүүлтүүрүүд

T хэлбэрийн өндөр ба бага дамжуулалтын шүүлтүүрүүд нь ижил L хэлбэрийн шүүлтүүрүүд бөгөөд үүнд өөр нэг элемент нэмэгддэг. Тиймээс тэдгээрийг шугаман бус давтамжийн хариу үйлдэл бүхий хоёр элементээс бүрдэх хүчдэл хуваагчтай ижил аргаар тооцоолно. Дараа нь гурав дахь элементийн урвалын утгыг тооцоолсон утгад нэмнэ. Т хэлбэрийн шүүлтүүрийг тооцоолох өөр нэг нарийвчлал багатай арга нь L хэлбэрийн шүүлтүүрийг тооцоолохоос эхэлдэг бөгөөд үүний дараа L хэлбэрийн шүүлтүүрийн "эхний" тооцоолсон элементийн утгыг хагасаар нэмэгдүүлж эсвэл багасгаж, хоёрын хооронд "тарааж" өгдөг. T хэлбэрийн шүүлтүүрийн элементүүд. Хэрэв энэ нь конденсатор бол T-шүүлтүүр дэх конденсаторын багтаамжийн утга хоёр дахин, хэрэв энэ нь резистор эсвэл ороомог бол ороомгийн эсэргүүцэл эсвэл индукцийн утга хоёр дахин багасна. Шүүлтүүрийн өөрчлөлтийг зурагт үзүүлэв. T хэлбэрийн шүүлтүүрүүдийн онцлог нь L хэлбэрийн шүүлтүүртэй харьцуулахад тэдгээрийн гаралтын эсэргүүцэл нь шүүлтүүрийн ард байгаа радио хэлхээнд бага маневрлах нөлөөтэй байдаг.

U хэлбэрийн өндөр ба нам дамжуулалтын шүүлтүүрүүд

U хэлбэрийн шүүлтүүрүүд нь шүүлтүүрийн өмнө өөр элемент нэмсэн L хэлбэрийн шүүлтүүрүүд юм. T хэлбэрийн шүүлтүүрт зориулж бичсэн бүх зүйл U хэлбэрийн шүүлтүүрийн хувьд үнэн бөгөөд цорын ганц ялгаа нь L хэлбэрийн шүүлтүүртэй харьцуулахад шүүлтүүрийн урд байрлах радио хэлхээнд маневрлах нөлөөг бага зэрэг нэмэгдүүлдэг.

T хэлбэрийн шүүлтүүрийн нэгэн адил U хэлбэрийн шүүлтүүрийг тооцоолохдоо эхний шүүлтүүр элементийн нэмэлт шунт эсэргүүцлийг нэмсэн хүчдэл хуваагч томъёог ашигладаг. U хэлбэрийн шүүлтүүрийг тооцоолох өөр нэг нарийвчлал багатай арга нь L хэлбэрийн шүүлтүүрийг тооцоолохоос эхэлдэг бөгөөд үүний дараа L хэлбэрийн шүүлтүүрийн "сүүлийн" тооцоолсон элементийн утгыг хоёр дахин ихэсгэж эсвэл хагасаар бууруулж, хоёрын хооронд "тарааж" өгдөг. U хэлбэрийн шүүлтүүрийн элементүүд. Т хэлбэрийн шүүлтүүрээс ялгаатай нь хэрэв энэ нь конденсатор бол P шүүлтүүр дэх конденсаторын багтаамжийн утга хоёр дахин багасна, хэрэв энэ нь резистор эсвэл ороомог бол эсэргүүцэл эсвэл индукцийн утга нь багасна. ороомог хоёр дахин нэмэгддэг.

Индуктор (базууруулагч) үйлдвэрлэхэд тодорхой хүчин чармайлт, заримдаа тэдгээрийг байрлуулах нэмэлт зай шаардагддаг тул индуктор ашиглахгүйгээр конденсатор, резистороос шүүлтүүр үйлдвэрлэх нь илүү ашигтай байдаг. Энэ нь ялангуяа дээр үнэн юм аудио давтамжууд. Тиймээс өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийг ихэвчлэн T хэлбэртэй, бага дамжуулалтын шүүлтүүрийг U хэлбэртэй болгодог. Дүрмээр бол L хэлбэртэй (хоёр конденсатораас) хийсэн дунд дамжуулагч шүүлтүүрүүд байдаг.

Bandpass резонансын шүүлтүүрүүд

Туузан дамжуулалтын резонансын давтамжийн шүүлтүүр нь тодорхой давтамжийн зурвасыг тусгаарлах эсвэл хасах (таслах) зориулалттай. Резонансын давтамжийн шүүлтүүр нь тодорхой давтамжтайгаар тохируулагдсан нэг, хоёр, гурван хэлбэлзлийн хэлхээнээс бүрдэж болно. Резонансын шүүлтүүрүүд нь бусад (резонанс бус) шүүлтүүрүүдтэй харьцуулахад давтамжийн хариу урвалын хамгийн огцом өсөлттэй (эсвэл бууралттай) байдаг. Туузан дамжуулалтын резонансын давтамжийн шүүлтүүр нь нэг элементтэй - нэг хэлхээтэй, L хэлбэртэй - хоёр хэлхээтэй, T ба U хэлбэртэй - гурван хэлхээтэй, олон элементтэй - дөрөв ба түүнээс дээш хэлхээтэй байж болно.

Зураг дээр тодорхой давтамжийг тусгаарлах зориулалттай T хэлбэрийн зурвасын резонансын шүүлтүүрийн диаграммыг үзүүлэв. Энэ нь гурван хэлбэлзлийн хэлхээнээс бүрдэнэ. C 1 L 1 Тэгээд C 3 L 3 Цуврал хэлбэлзлийн хэлхээ нь резонансын давтамжтай урсах гүйдлийн эсэргүүцэл багатай, бусад давтамжтай үед эсрэгээрээ өндөр эсэргүүцэлтэй байдаг. Зэрэгцээ хэлхээ C 2 L 2 эсрэгээрээ резонансын давтамжид өндөр эсэргүүцэлтэй, бусад давтамжид бага эсэргүүцэлтэй байдаг. Ийм шүүлтүүрийн зурвасын өргөнийг өргөжүүлэхийн тулд тэдгээр нь хэлхээний чанарын хүчин зүйлийг бууруулж, индукторын дизайныг өөрчилж, "баруун, зүүн" хэлхээг төвийн резонансын давтамжаас арай өөр давтамжтайгаар хэлхээтэй параллель болгон тохируулдаг. C 2 L 2 резистор холбох.

Дараах зурагт тодорхой давтамжийг дарах зориулалттай T хэлбэрийн ховилын резонансын шүүлтүүрийн диаграммыг үзүүлэв. Энэ нь өмнөх шүүлтүүрийн нэгэн адил гурван хэлбэлзлийн хэлхээнээс бүрддэг боловч ийм шүүлтүүрийн давтамжийг сонгох зарчим нь өөр юм. C 1 L 1 Тэгээд C 3 L 3 Зэрэгцээ хэлбэлзлийн хэлхээ нь резонансын давтамж дээр урсах гүйдлийн эсрэг их эсэргүүцэлтэй, бусад давтамжтай үед бага байдаг. Зэрэгцээ хэлхээ C 2 L 2 эсрэгээрээ резонансын давтамжид бага эсэргүүцэлтэй, харин бусад давтамжид өндөр эсэргүүцэлтэй байдаг. Тиймээс, өмнөх шүүлтүүр нь резонансын давтамжийг сонгож, үлдсэн давтамжийг дардаг бол энэ шүүлтүүр нь резонансын давтамжаас бусад бүх давтамжийг чөлөөтэй дамжуулдаг.

Туузан дамжуулалтын резонансын шүүлтүүрийг тооцоолох журам нь ижил хүчдэл хуваагч дээр суурилдаг бөгөөд LC хэлхээ нь өвөрмөц эсэргүүцэлтэй нэг элементийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Тербеллийн хэлхээг хэрхэн тооцоолох, түүний резонансын давтамж, чанарын хүчин зүйл, шинж чанар (долгионы) эсэргүүцлийг тодорхойлох талаар та нийтлэлээс олж болно.