Faol filtrlar kuchaytirgichlar (odatda op-amp) va passiv RC filtrlari yordamida amalga oshiriladi. Faol filtrlarning passivlarga nisbatan afzalliklari orasida quyidagilarni ta'kidlash kerak:

· induktorlarning etishmasligi;

· yaxshi tanlanganlik;

· foydali signallarning zaiflashishi yoki hatto ularning kuchayishi uchun kompensatsiya;

· IC shaklida amalga oshirish uchun yaroqliligi.

Faol filtrlarning kamchiliklari ham bor:

¨ quvvat manbaidan energiya sarfi;

¨ cheklangan dinamik diapazon;

¨ qo'shimcha chiziqli bo'lmagan signal buzilishlari.

Yana shuni ta'kidlaymizki, o'nlab megahertzdan yuqori chastotalarda op-ampli faol filtrlardan foydalanish eng keng tarqalgan op-amplarning birlik chastotasining past chastotasi tufayli qiyin. Op-amplarda faol filtrlarning afzalligi, ayniqsa, eng ko'p ko'rinadi past chastotalar oh, gertsning fraktsiyalarigacha.

Umumiy holatda, faol filtrdagi op-amp signal spektrining turli chastotalarining o'tishi uchun turli xil sharoitlarni ta'minlash orqali passiv filtrning chastotali javobini to'g'rilaydi, berilgan chastotalarda yo'qotishlarni qoplaydi, bu esa chastota javobining yonbag'irlarida chiqish kuchlanishidagi keskin pasayish. Ushbu maqsadlar uchun op-amplarda turli xil chastotali selektiv qayta aloqa halqalari qo'llaniladi. Faol filtrlar barcha turdagi filtrlarning chastotali javobini olishini ta'minlaydi: past o'tish (LPF), yuqori o'tish (HPF) va tarmoqli o'tish (PF).

Har qanday filtr sintezining birinchi bosqichi amaliy maqsadga muvofiqlik shartlariga javob beradigan va bir vaqtning o'zida kerakli chastotali yoki fazali javobni (lekin ikkalasini ham emas) ta'minlaydigan uzatish funktsiyasini (operator yoki murakkab shaklda) belgilashdan iborat. filtr. Ushbu bosqich filtr xarakteristikasining yaqinlashishi deb ataladi.

Operator funksiyasi polinomlar nisbati:

K( p)=A( p)/B( p),

va nollar va qutblar bilan yagona aniqlanadi. Eng oddiy sanoqli polinom doimiy hisoblanadi. Funktsiyaning qutblari soni (va op-ampdagi faol filtrlarda qutblar soni odatda chastotali javobni tashkil etuvchi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kondansatkichlar soniga teng) filtrning tartibini belgilaydi. Filtrning tartibi uning chastota ta'sirining pasayish tezligini ko'rsatadi, bu birinchi tartib uchun 20 dB / dek, ikkinchisi uchun - 40 dB / dek, uchinchisi uchun - 60 dB / dek va hokazo.

Past chastotali filtr uchun yaqinlashish masalasi hal qilinadi, so'ngra chastotali inversiya usulidan foydalanib, olingan bog'liqlik boshqa turdagi filtrlar uchun ishlatiladi. Ko'pgina hollarda chastota reaktsiyasi normallashtirilgan uzatish koeffitsientini hisobga olgan holda o'rnatiladi:

,

bu yerda f(x) filtrlash funksiyasi; - me'yorlashtirilgan chastota; - filtrni kesish chastotasi; e - o'tish diapazonidagi ruxsat etilgan og'ish.

Qaysi funktsiya f(x) sifatida qabul qilinishiga qarab Buttervort, Chebishev, Bessel va boshqalarning filtrlari (ikkinchi tartibdan boshlab) ajratiladi.7.15-rasmda ularning qiyosiy xarakteristikalari keltirilgan.

Buttervort filtri (Buttervort funktsiyasi) o'tish diapazonidagi eng tekis qism va nisbatan past parchalanish tezligi bilan chastota javobini tavsiflaydi. Bunday past o'tkazuvchan filtrning chastotali javobi quyidagi shaklda taqdim etilishi mumkin:

bu yerda n - filtrlash tartibi.

Chebyshev filtri (Chebishev funktsiyasi) chastotali javobni o'tish diapazonidagi ma'lum bir notekislik bilan tavsiflaydi, lekin yuqori parchalanish tezligi emas.

Bessel filtri chiziqli fazali javob bilan tavsiflanadi, buning natijasida chastotalari o'tish diapazonida joylashgan signallar filtrdan buzilmasdan o'tadi. Xususan, Bessel filtrlari kvadrat to'lqinli tebranishlarni qayta ishlashda emissiya hosil qilmaydi.

Faol filtrlarning chastota reaktsiyasining sanab o'tilgan taxminiylariga qo'shimcha ravishda, boshqalari ham ma'lum, masalan, teskari Chebyshev filtri, Zolotarev filtri va boshqalar. E'tibor bering, faol filtr sxemalari chastota reaktsiyasining yaqinlashuvi turiga qarab o'zgarmaydi, lekin ularning elementlarining qiymatlari o'rtasidagi munosabatlar o'zgaradi.

Eng oddiy (birinchi tartib) HPF, LPF, PF va ularning LFC lari 7.16-rasmda ko'rsatilgan.

Ushbu filtrlarda chastotali javobni aniqlaydigan kondansatör OOS pallasiga kiritilgan.

Yuqori o'tkazuvchan filtr uchun (7.16a-rasm) uzatish koeffitsienti quyidagilarga teng:

,

Asimptotlarning konjugatsiya chastotasi shartdan, qayerdan topiladi

.

Past chastotali filtr uchun (7.16b-rasm) bizda:

,

.

PF (7.16c-rasm) yuqori chastotali filtr va past chastotali filtr elementlarini o'z ichiga oladi.

Filtrlar tartibini oshirish orqali LFC rolloff nishabini oshirishingiz mumkin. Faol past chastotali filtrlar, yuqori o'tkazuvchan filtrlar va ikkinchi tartibli filtr filtrlari 7.17-rasmda ko'rsatilgan.

Ularning asimptotalarining qiyaligi 40 dB/dek ga yetishi mumkin, past chastotali filtrdan yuqori o‘tkazuvchan filtrga o‘tish, 7.17a, b-rasmlardan ko‘rinib turibdiki, rezistorlarni kondansatkichlar bilan almashtirish orqali amalga oshiriladi va aksincha. PF (7.17c-rasm) yuqori o'tkazuvchan filtr va past o'tkazuvchan filtr elementlarini o'z ichiga oladi. O'tkazish funktsiyalari teng:

¨ past o'tkazuvchan filtr uchun:

;

¨ yuqori o'tkazuvchan filtr uchun:

.

PF uchun rezonans chastotasi quyidagilarga teng:

.

Past chastotali filtr va yuqori o'tkazuvchan filtr uchun kesish chastotalari mos ravishda:

;

.

Ko'pincha ikkinchi darajali PFlar ko'prik sxemalari yordamida amalga oshiriladi. Eng keng tarqalgan bo'lib, rezonans chastotasida signalni "o'tmaydi" (7.18a-rasm) va rezonans chastotasida maksimal uzatish koeffitsientiga ega bo'lgan Wien ko'priklari (7.18b-rasm) ikkita T shaklidagi ko'priklardir.

Ko'prik sxemalari PIC va OOS sxemalariga kiritilgan. Ikki tomonlama T-ko'prik bo'lsa, rezonans chastotasida qayta aloqa chuqurligi minimal bo'ladi va bu chastotada daromad maksimal bo'ladi. Wien ko'prigidan foydalanganda rezonans chastotasidagi daromad maksimal bo'ladi, chunki POSning maksimal chuqurligi. Shu bilan birga, barqarorlikni saqlash uchun rezistorlar yordamida kiritilgan OOS chuqurligi POS chuqurligidan kattaroq bo'lishi kerak. Agar POS va OOS ning chuqurliklari yaqin bo'lsa, unda bunday filtr Q»2000 ekvivalent sifat koeffitsientiga ega bo'lishi mumkin.

Qo'sh T-ko'prikning rezonans chastotasi va da , va Wien ko'prigi Va , teng , va u barqarorlik holatiga qarab tanlanadi , chunki Wien ko'prigining chastotada uzatish koeffitsienti 1/3 ni tashkil qiladi.

Teshik filtrini olish uchun 7.18c-rasmda ko'rsatilganidek, ikkita T-shaklidagi ko'prik ulanishi mumkin yoki Wien ko'prigi OOS sxemasiga kiritilishi mumkin.

Faol sozlanishi filtrni qurish uchun odatda Wien ko'prigi ishlatiladi, uning rezistorlari ikki tomonlama o'zgaruvchan rezistor shaklida ishlab chiqariladi.

Faol universal filtrni (LPF, HPF va PF) qurish mumkin, uning sxema versiyasi 7.19-rasmda ko'rsatilgan.

U ketma-ket ulangan op-amp qo'shimchasi va op-amp va ikkita birinchi darajali past chastotali filtrlardan iborat. Agar , keyin ulanish chastotasi . LFC 40 dB/dec ga teng asimptotlar qiyaligiga ega. Universal faol filtr parametrlarning yaxshi barqarorligi va yuqori sifat koeffitsientiga ega (100 gacha). Ko'pincha seriyali IClarda qo'llaniladi shunga o'xshash printsip qurilish filtrlari.

Gyrators

Bu gyrator deb ataladi elektron qurilma, bu reaktiv elementlarning umumiy qarshiligini o'zgartiradi. Odatda bu sig'im-indüktans konvertori, ya'ni. induktivlikka teng. Ba'zan giratorlar induktivlik sintezatorlari deb ataladi. Giratorlarning IClarda keng qo'llanilishi qattiq holat texnologiyasidan foydalangan holda induktorlarni ishlab chiqarishdagi katta qiyinchiliklar bilan izohlanadi. Giratorlardan foydalanish yaxshi og'irlik va o'lchamli xususiyatlarga ega nisbatan katta indüktans olish imkonini beradi.

7.20-rasmda chastota-selektiv PIC ( va ) bilan qoplangan op-amp takrorlash qurilmasi bo'lgan girator uchun variantlardan birining elektr diagrammasi ko'rsatilgan.

Kondensatorning sig'imi signal chastotasining ortishi bilan kamayib ketganligi sababli, nuqtadagi kuchlanish A ortadi. U bilan birga op-amp chiqishidagi kuchlanish kuchayadi. PIC pallasida chiqishdan ko'tarilgan kuchlanish teskari bo'lmagan kirishga beriladi, bu esa nuqtadagi kuchlanishning yanada oshishiga olib keladi. A, va qanchalik kuchli bo'lsa, chastota shunchalik yuqori bo'ladi. Shunday qilib, nuqtadagi kuchlanish A induktordagi kuchlanish kabi harakat qiladi. Sintezlangan induktivlik quyidagi formula bilan aniqlanadi:

.

Gyratorning sifat koeffitsienti quyidagicha aniqlanadi:

.

Giratorlarni yaratishda asosiy muammolardan biri bu ikkala terminal ham umumiy avtobusga ulanmagan indüktans ekvivalentini olish qiyinligi. Bunday gyrator kamida to'rtta op-ampda amalga oshiriladi. Yana bir muammo - bu giratorning ish chastotalarining nisbatan tor diapazoni (keng qo'llaniladigan op-amplar uchun bir necha kilogertsgacha).

"— faol past chastotali filtrni anglatadi. Bu, ayniqsa, faqat eng past chastotalarni ishlab chiqaradigan qo'shimcha dinamik bilan stereo tovush tizimini kengaytirishda foydalidir. Ushbu loyiha 50 - 250 Gts sozlanishi kesish chastotasi bo'lgan ikkinchi darajali faol filtrdan, daromadni boshqarish (0,5 - 1,5) va chiqish bosqichlari bilan kirish kuchaytirgichidan iborat.

Dizayn ko'prik kuchaytirgichiga to'g'ridan-to'g'ri ulanish imkonini beradi, chunki signallar bir-biridan 180 daraja fazadan tashqarida. Bortga o'rnatilgan quvvat manbai va stabilizator tufayli filtrni quvvat kuchaytirgichidan simmetrik kuchlanish bilan ta'minlash mumkin - odatda bipolyar 20 - 70 V. Past o'tkazuvchan filtr sanoat va elektr tarmoqlari bilan ishlash uchun idealdir. uy qurilishi kuchaytirgichlari va oldindan kuchaytirgichlar.

Past chastotali filtr sxemasi

Sabvufer uchun filtr sxemasi rasmda ko'rsatilgan. U ikkitaga asoslanib ishlaydi operatsion kuchaytirgichlar U1-U2 (NE5532). Ulardan birinchisi signalni yig'ish va filtrlash uchun javobgardir, ikkinchisi esa uni keshlashni ta'minlaydi.

Subwooferga past chastotali filtrning sxematik diagrammasi

Stereo kirish signali GP1 ulagichiga, so'ngra C1 (470nF) va C2 ​​(470nF) kondansatkichlari, R3 (100k) va R4 (100k) rezistorlari orqali U1A kuchaytirgichining teskari kirishiga o'tadi. Ushbu element klassik sxema bo'yicha yig'ilgan sozlanishi daromadli signal qo'shgichni amalga oshiradi. Rezistor R6 (27k) P1 (50k) bilan birgalikda daromadni 0,5 dan 1,5 gacha bo'lgan oraliqda sozlash imkonini beradi, bu sizga umuman sabvuferning daromadini tanlash imkonini beradi.

Rezistor R9 (100k) U1A kuchaytirgichining barqarorligini yaxshilaydi va kirish signali bo'lmagan taqdirda uning yaxshi polarizatsiyasini ta'minlaydi.

Kuchaytirgich chiqishidagi signal U1B tomonidan qurilgan ikkinchi darajali faol past chastotali filtrga o'tadi. Bu odatiy Sallen-Key arxitekturasi bo'lib, u turli xil qiyalik va amplitudali filtrlarni olish imkonini beradi. Ushbu xarakteristikaning shakli to'g'ridan-to'g'ri C8 (22nF), C9 (22nF) kondansatkichlari va R10 (22k), R13 (22k) rezistorlari va P2 (100k) potansiyometri tomonidan ta'sirlanadi. Potansiyometrning logarifmik shkalasi tugmani aylantirganda kesish chastotasining chiziqli o'zgarishiga erishishga imkon beradi. P2 potansiyometrining o'ta chap holatida keng chastota diapazoni (260 Gts gacha) erishiladi, o'ngga burilish chastota diapazonining 50 Gts gacha torayishiga olib keladi. Quyidagi rasmda P2 potansiyometrining ikkita o'ta va o'rta pozitsiyalari uchun butun sxemaning o'lchangan amplitudali javobi ko'rsatilgan. Har bir holatda, P1 potentsiometri o'rta holatga o'rnatilib, 1 (0 dB) daromadni ta'minladi.

Filtrdan chiqadigan signal kuchaytirgich U2 yordamida qayta ishlanadi. C16 (10pF) va R17 (56k) elementlari U2A m/s barqaror ishlashini ta'minlaydi. Rezistorlar R15-R16 (56k) U2B ning daromadini aniqlaydi va C15 (10pF) uning barqarorligini oshiradi. Sxemaning ikkala chiqishi R18-R19 (100 Ohm), C17-C18 (10uF/50V) va R20-R21 (100k) elementlaridan tashkil topgan filtrlardan foydalanadi, ular orqali signallar GP3 chiqish konnektoriga yuboriladi. Ushbu dizayn tufayli chiqishda biz ikkita kuchaytirgich va ko'prik kuchaytirgichni to'g'ridan-to'g'ri ulash imkonini beruvchi fazada 180 daraja siljigan ikkita signalni olamiz.

Filtr zener diodlari D1 (BZX55-C16V), D2 (BZX55-C16V) va ikkita T1 (BD140) va T2 (BD139) tranzistorlariga asoslangan oddiy bipolyar kuchlanishli quvvat manbaidan foydalanadi. Rezistorlar R2 (4,7k) va R8 (4,7k) zener diodlari uchun oqim cheklovchilari bo'lib, ular shunday tanlanganki, minimal besleme zo'riqishida oqim taxminan 1 mA bo'ladi va maksimal darajada D1 va D1 uchun xavfsiz bo'ladi. D2.

R5 (510 Ohm), C4 (47uF / 25V), R7 (510 Ohm), C6 (47uF / 25V) elementlari T1 va T2 ga asoslangan oddiy kuchlanish tekislash filtrlari. Rezistorlar R1 (10 Ohm), R11 (10 Ohm) va C3 (100uF / 25V), C7 (100uF / 25V) kondansatkichlari ham besleme kuchlanish filtridir. Quvvat ulagichi - GP2.

Sabvufer filtrini ulash

Shunisi e'tiborga loyiqki, subwoofer filtri moduli ovoz balandligini boshqarishdan keyin kuchaytirgichning chiqishiga ulanishi kerak, bu butun tizimning ovoz balandligini boshqarishni yaxshilaydi. O'sish potentsiometridan foydalanib, siz sabvufer ovozining butun signal yo'lining hajmiga nisbatini sozlashingiz mumkin. Klassik konfiguratsiyada ishlaydigan har qanday quvvat kuchaytirgich modul chiqishiga ulanishi kerak. Agar kerak bo'lsa, faqat bitta chiqish signalidan foydalaning, bir-biri bilan 180 daraja fazadan tashqarida. Agar ko'prik konfiguratsiyasida kuchaytirgich qurish kerak bo'lsa, ikkala chiqish signalidan ham foydalanish mumkin.

Hayotingizda siz "filtr" so'zini bir necha marta eshitgansiz. Suv filtri, havo filtri, yog 'filtri, axir "bozorni filtrlang"). Havo, suv, moy va boshqa turdagi filtrlar begona zarralar va aralashmalarni olib tashlaydi. Lekin elektr filtri nima qiladi? Javob oddiy: chastota.

Elektr filtri nima

Elektr filtri spektrning kerakli komponentlarini (chastotalarini) ajratib ko'rsatish va/yoki keraksizlarini bostirish uchun mo'ljallangan qurilma. ga kiritilmagan boshqa chastotalar uchun filtr ularning to'liq yo'qolishiga qadar katta zaiflashuvni yaratadi.

Ideal filtrning xarakteristikalari qat'iy belgilangan chastota diapazonini kesib tashlashi va boshqa chastotalarni to'liq zaiflashguncha "siqish" kerak. Quyida chastotalarni ma'lum bir chegara chastotasi qiymatiga o'tkazadigan ideal filtrning namunasi keltirilgan.

Amalda, bunday filtrni amalga oshirish mumkin emas. Filtrlarni loyihalashda ular ideal xarakteristikaga imkon qadar yaqinlashishga harakat qilishadi. Ideal filtrga qanchalik yaqin bo'lsa, u signalni filtrlash funktsiyasini yaxshiroq bajaradi.

Faqat passiv radio elementlarda yig'ilgan filtrlar, masalan, chaqiriladi passiv filtrlar. Bir yoki bir nechta faol radioelementlarni o'z ichiga olgan yoki turidagi filtrlar deyiladi faol filtrlar.

Bizning maqolamizda biz passiv filtrlarni ko'rib chiqamiz va bitta radio elementdan tashkil topgan eng oddiy filtrlardan boshlaymiz.

Bir elementli filtrlar

Nomidan tushunganingizdek, bitta elementli filtrlar bitta radio elementdan iborat. Bu kondansatör yoki induktor bo'lishi mumkin. Bobin va kondensatorning o'zi filtr emas - ular asosan radio elementlardir. Ammo yuk bilan birga va ular allaqachon filtrlar sifatida ko'rib chiqilishi mumkin. Bu erda hamma narsa oddiy. Kondensator va bobinning reaktivligi chastotaga bog'liq. Reaktivlik haqida ko'proq maqolada o'qishingiz mumkin.

Bir elementli filtrlar asosan audio texnologiyasida qo'llaniladi. Filtrlash uchun, qaysi chastotalarni izolyatsiya qilish kerakligiga qarab, lasan yoki kondansatör ishlatiladi. Yuqori chastotali dinamik (tviter) uchun biz kondansatkichni dinamik bilan ketma-ket ulaymiz, u yuqori chastotali signalni deyarli yo'qotmasdan o'tkazadi va past chastotalarni susaytiradi.

Subwoofer dinamiki uchun biz past chastotalarni (LF) ajratib ko'rsatishimiz kerak, shuning uchun biz induktorni sabvufer bilan ketma-ket ulaymiz.

Yagona radioelementlarning reytinglari, albatta, hisoblanishi mumkin, lekin ular asosan quloq bilan tanlanadi.

Bezovta qilishni istamaydiganlar uchun mehnatkash xitoyliklar tvitlar va sabvuferlar uchun tayyor filtrlarni yaratadilar. Mana bir misol:

Bortda biz 3 ta terminal blokini ko'ramiz: kirish terminali bloki (INPUT), bass uchun chiqish terminal bloki (BASS) va tweeter uchun terminal bloki (TREBLE).

L shaklidagi filtrlar

L shaklidagi filtrlar ikkita radio elementdan iborat bo'lib, ulardan bir yoki ikkitasi chiziqli bo'lmagan chastotali javobga ega.

RC filtrlari

O'ylaymanki, biz eng yaxshi biladigan filtrdan boshlaymiz, u qarshilik va kondansatördan iborat. U ikkita modifikatsiyaga ega:

Bir qarashda, bu ikkita bir xil filtrlar deb o'ylashingiz mumkin, ammo bu unday emas. Har bir filtr uchun chastota javobini yaratsangiz, buni tekshirish oson.

Bu masalada bizga Proteus yordam beradi. Shunday qilib, ushbu sxema uchun chastotali javob

quyidagicha ko'rinadi:

Ko'rib turganimizdek, bunday filtrning chastotali javobi past chastotalarni to'siqsiz o'tkazishga imkon beradi va ortib borayotgan chastota bilan u yuqori chastotalarni susaytiradi. Shuning uchun bunday filtr past o'tkazuvchan filtr (LPF) deb ataladi.

Ammo bu zanjir uchun

Chastota javobi shunday ko'rinadi

Bu erda buning aksi. Bunday filtr past chastotalarni susaytiradi va yuqori chastotalarni o'tkazadi, shuning uchun bunday filtr yuqori chastotali filtr (HPF) deb ataladi.

Chastotaga javob qiyaligi

Ikkala holatda ham chastota reaktsiyasining qiyaligi -3 dB daromad qiymatiga mos keladigan nuqtadan keyin 6 dB/oktava, ya'ni kesish chastotasi. 6 dB/oktava belgisi nimani anglatadi? Chiqib ketish chastotasidan oldin yoki keyin chastotali javobning qiyaligi, uzatish koeffitsienti bilan o'lchangan holda, deyarli to'g'ri chiziq shaklini oladi. Oktava - chastotalarning ikkiga bir nisbati. Bizning misolimizda chastota javobining qiyaligi 6 dB/oktava, ya'ni chastota ikki baravar oshirilganda bizning to'g'ridan-to'g'ri chastotali javobimiz 6 dB ga oshadi (yoki tushadi).

Keling, ushbu misolni ko'rib chiqaylik

Keling, 1 KHz chastotani olaylik. 1 KHz dan 2 KHz gacha bo'lgan chastotalarda chastota reaktsiyasining pasayishi 6 dB bo'ladi. 2 KHz dan 4 KHz gacha bo'lgan oraliqda chastotali javob yana 6 dB ga pasayadi, 4 KHz dan 8 KHz gacha bo'lgan oraliqda yana 6 dB ga pasayadi, 8 KHz dan 16 KHz gacha bo'lgan chastotada chastota reaktsiyasining susayishi kuzatiladi. yana 6 dB bo'ladi va hokazo. Shuning uchun, chastotaga javoban qiyaligi 6 dB / oktava. Bundan tashqari, dB / o'n yillik kabi bir narsa ham mavjud. U kamroq qo'llaniladi va chastotalar orasidagi farqni 10 marta bildiradi. JB / o'n yillikni qanday topish mumkin, maqolada topish mumkin.

To'g'ridan-to'g'ri chastotali javobning qiyaligi qanchalik tik bo'lsa, filtrning selektiv xususiyatlari shunchalik yaxshi bo'ladi:

Nishab xususiyati 24 dB/oktava bo'lgan filtr 6 dB/oktava nishabli filtrdan yaxshiroq bo'lishi aniq, chunki u idealga yaqinlashadi.

RL filtrlari

Nima uchun kondansatkichni induktor bilan almashtirmaslik kerak? Biz yana ikki turdagi filtrlarni olamiz:

Ushbu filtr uchun

Chastotali javob quyidagi shaklni oladi:

Bizda bir xil past chastotali filtr bor

va bunday zanjir uchun

Chastotali javob bu shaklda bo'ladi

Xuddi shu yuqori o'tkazuvchan filtr

RC va RL filtrlari chaqiriladi birinchi tartibli filtrlar va ular kesish chastotasidan keyin 6 dB/oktava chastotali javob qiyaligini ta'minlaydi.

LC filtrlari

Agar rezistorni kondansatör bilan almashtirsangiz nima bo'ladi? Umuman olganda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan ikkita radio elementi mavjud, ularning reaktivligi chastotaga bog'liq. Bu erda ikkita variant ham mavjud:

Keling, ushbu filtrning chastotali javobini ko'rib chiqaylik

Siz sezganingizdek, uning past chastotali mintaqadagi chastota reaktsiyasi eng tekis bo'lib, boshoq bilan tugaydi. U hatto qayerdan kelgan? Sxema nafaqat passiv radioelementlardan yig'ilgan, balki u kuchlanish zonasida kuchlanish signalini ham kuchaytiradi!? Lekin xursand bo'lmang. U quvvat bilan emas, balki kuchlanish bilan kuchayadi. Gap shundaki, biz eslaganingizdek, rezonans chastotasida kuchlanish rezonansiga ega bo'ldik. Voltaj rezonansi bilan bobindagi kuchlanish kondansatkichdagi kuchlanishga teng.

Lekin bu hammasi emas. Bu kuchlanish seriyali tankga qo'llaniladigan kuchlanishdan Q marta kattaroqdir. Q nima? Bu . Bu boshoq sizni chalg'itmasligi kerak, chunki cho'qqining balandligi sifat omiliga bog'liq bo'lib, haqiqiy sxemalarda bu kichik qiymatdir. Ushbu sxema, shuningdek, uning xarakterli qiyaligi 12 dB / oktava bo'lishi bilan ajralib turadi, bu RC va RL filtrlariga qaraganda ikki baravar yaxshi. Aytgancha, maksimal amplituda 0 dB qiymatidan oshsa ham, biz hali ham -3 dB darajasida o'tish diapazonini aniqlaymiz. Buni ham unutmaslik kerak.

Xuddi shu narsa yuqori o'tkazuvchan filtrga ham tegishli.

Aytganimdek, LC filtrlari allaqachon chaqirilgan ikkinchi darajali filtrlar va ular 12 dB/oktava chastotali javob qiyaligini ta'minlaydi.

Murakkab filtrlar

Agar ikkita birinchi darajali filtrni birin-ketin ulasangiz nima bo'ladi? G'alati, bu ikkinchi tartibli filtrga olib keladi.

Uning chastotali javobi keskinroq bo'ladi, ya'ni 12 dB/oktava, bu ikkinchi darajali filtrlar uchun xosdir. Uchinchi tartib filtri qanday nishabga ega bo'lishini taxmin qiling ;-)? To'g'ri, 6 dB / oktava qo'shing va 18 dB / oktavani oling. Shunga ko'ra, 4-darajali filtr uchun chastotali javob qiyaligi allaqachon 24 dB/oktava va hokazo bo'ladi. Ya'ni, biz qanchalik ko'p bog'lansak, chastota reaktsiyasining qiyaligi qanchalik tik bo'ladi va filtr xususiyatlari shunchalik yaxshi bo'ladi. Bularning barchasi to'g'ri, lekin siz har bir keyingi bosqich signalning zaiflashishiga hissa qo'shishini unutdingiz.

Yuqoridagi diagrammalarda biz filtrning chastotali javobini holda qurdik ichki qarshilik generator, shuningdek, yuksiz. Ya'ni, bu holda, filtr chiqishidagi qarshilik cheksizdir. Bu shuni anglatadiki, har bir keyingi bosqich oldingisiga qaraganda sezilarli darajada yuqori kirish empedansiga ega ekanligiga ishonch hosil qilish tavsiya etiladi. Hozirgi vaqtda kaskadli havolalar allaqachon unutilib ketgan va endi ular op-amplarga asoslangan faol filtrlardan foydalanadilar.

Aliexpress-dan filtrni tahlil qilish

Oldingi fikrni tushunishingiz uchun biz qisiq ​​birodarlarimizdan oddiy bir misolni tahlil qilamiz. Aliexpress turli xil subwoofer filtrlarini sotadi. Keling, ulardan birini ko'rib chiqaylik.

E'tibor berganingizdek, unda filtr xususiyatlari yozilgan: bu tur Filtr 300 vattli sabvufer uchun mo'ljallangan, uning xarakterli qiyaligi 12 dB/oktava. Agar siz 4 ohm lasan qarshiligiga ega bo'lgan sabvuferni filtr chiqishiga ulasangiz, kesish chastotasi 150 Gts ni tashkil qiladi. Agar sabvufer lasanining qarshiligi 8 ohm bo'lsa, u holda kesish chastotasi 300 Gts bo'ladi.

To'liq choynaklar uchun sotuvchi hatto mahsulot tavsifida diagramma ham taqdim etdi. U shunday ko'rinadi:

Ko'pincha siz to'g'ridan-to'g'ri dinamiklarda bobin qarshiligining qiymatini ko'rishingiz mumkin DC: 2 Ō, 4 Ō, 8 Ō. Kamroq 16 Ō. Raqamlardan keyingi Ō belgisi Ohmni bildiradi. Bundan tashqari, karnaydagi bobin induktiv ekanligini unutmang.

Induktor turli chastotalarda qanday harakat qiladi?

Ko'rib turganingizdek, to'g'ridan-to'g'ri oqimda dinamik lasan faol qarshilikka ega, chunki u mis simdan o'ralgan. Past chastotalarda u quyidagi formula bo'yicha hisoblanadigan o'yinga kiradi:

Qayerda

X L - lasan qarshiligi, Ohm

P doimiy va taxminan 3,14 ga teng

F - chastota, Gts

L - indüktans, H

Sabvufer past chastotalar uchun maxsus ishlab chiqilganligi sababli, bu xuddi shu lasanning reaktivligi lasanning faol qarshiligi bilan ketma-ket qo'shilganligini anglatadi. Ammo tajribamizda biz buni hisobga olmaymiz, chunki biz xayoliy karnayning induktivligini bilmaymiz. Shuning uchun biz barcha eksperimental hisoblarni munosib xato bilan qabul qilamiz.

Xitoyliklarning fikriga ko'ra, karnay filtri 4 Ohm bilan yuklanganda, uning o'tkazish qobiliyati 150 Gertsgacha etadi. Bu to'g'ri yoki yo'qligini tekshiramiz:

Uning chastotali javobi

Ko'rib turganingizdek, -3 dB da kesish chastotasi deyarli 150 Gts edi.

Biz filtrimizni 8 ohmli dinamik bilan yuklaymiz

O'chirish chastotasi 213 Gts edi.

Mahsulot ta'rifida 8 ohmli pastki uchun kesish chastotasi 300 Gts bo'lishi aytilgan. Menimcha, siz xitoylarga ishonishingiz mumkin, chunki birinchidan, barcha ma'lumotlar taxminiydir, ikkinchidan, dasturlardagi simulyatsiya haqiqatdan uzoqdir. Ammo tajribaning mohiyati bu emas edi. Chastota javobida ko'rib turganimizdek, filtrni yuqori qiymatga ega qarshilik bilan yuklash, kesish chastotasi yuqoriga siljiydi. Filtrlarni loyihalashda buni ham hisobga olish kerak.

Tarmoqli filtrlar

Oxirgi maqolada biz tarmoqli o'tkazuvchan filtrning bir misolini ko'rib chiqdik

Ushbu filtrning chastotali javobi shunday ko'rinadi.

Bunday filtrlarning o'ziga xos xususiyati shundaki, ular ikkita kesish chastotasiga ega. Ular, shuningdek, -3 dB darajasida yoki uzatish koeffitsientining maksimal qiymatidan 0,707 darajasida yoki aniqroq K u max /√2 darajasida aniqlanadi.

Tarmoqli rezonans filtrlari

Agar biz tor chastota diapazonini tanlashimiz kerak bo'lsa, buning uchun LC rezonans filtrlari qo'llaniladi. Ular ko'pincha selektiv deb ham ataladi. Keling, ularning vakillaridan birini ko'rib chiqaylik.

LC sxemasi R rezistor bilan birgalikda shakllanadi. Bobin va juftlikdagi kondansatör rezonans chastotasida juda yuqori impedansga ega bo'lgan kuchlanish hosil qiladi, bu xalq orasida ochiq kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Natijada, rezonansdagi kontaktlarning zanglashiga olib chiqishida, bunday filtrning chiqishiga hech qanday yuk ulamaslik sharti bilan, kirish kuchlanishining qiymati bo'ladi.

Ushbu filtrning chastotali javobi quyidagicha ko'rinadi:

Agar Y o'qi bo'ylab uzatish koeffitsienti qiymatini olsak, chastota ta'sirining grafigi quyidagicha ko'rinadi:

0,707 darajasida to'g'ri chiziqni quring va bunday filtrning o'tkazish qobiliyatini baholang. Ko'rib turganingizdek, u juda tor bo'ladi. Q sifat omili sxemaning xususiyatlarini baholashga imkon beradi. Sifat omili qanchalik yuqori bo'lsa, xarakteristikasi shunchalik keskin bo'ladi.

Grafikdan sifat omilini qanday aniqlash mumkin? Buning uchun quyidagi formula yordamida rezonans chastotasini topishingiz kerak:

Qayerda

f 0 - zanjirning rezonans chastotasi, Hz

L - lasan indüktansı, H

C - kondansatkichning sig'imi, F

Biz L=1mH va C=1uF ni almashtiramiz va sxemamiz uchun 5033 Gts rezonans chastotasini olamiz.

Endi biz filtrimizning tarmoqli kengligini aniqlashimiz kerak. Bu odatdagidek vertikal shkala bo'lsa -3 dB darajasida yoki shkala chiziqli bo'lsa 0,707 darajasida amalga oshiriladi.

Keling, chastota javobimizning yuqori qismini oshiramiz va ikkita kesish chastotasini topamiz.

f 1 = 4839 Gts

f 2 = 5233 Gts

Shuning uchun tarmoqli kengligi Df=f 2 – f 1 = 5233-4839=394 Gts.

Xo'sh, faqat sifat omilini topish qoladi:

Q=5033/394=12,77

Teshik filtrlari

LC sxemasining yana bir turi seriyali LC davridir.

Uning chastotali javobi quyidagicha ko'rinadi:

Albatta, bu kamchilik induktorni mu-metall ekranga joylashtirish orqali yo'q qilinishi mumkin, ammo bu faqat qimmatroq bo'ladi. Dizaynerlar iloji boricha induktorlardan qochishga harakat qilishadi. Ammo, taraqqiyot tufayli, bobinlar hozirda op-amplarga o'rnatilgan faol filtrlarda ishlatilmaydi.

Xulosa

Filtrlar radioelektronikada ko'plab ilovalarni topadi. Masalan, telekommunikatsiya sohasida audio chastota diapazonida (20 Gts-20 KHz) tarmoqli o'tkazuvchan filtrlar qo'llaniladi. Ma'lumotlarni yig'ish tizimlari past o'tkazuvchan filtrlardan (LPF) foydalanadi. Musiqiy uskunalarda filtrlar shovqinni bostiradi, mos keladigan dinamiklar uchun ma'lum bir chastotalar guruhini tanlaydi va ovozni o'zgartirishi mumkin. Elektr ta'minoti tizimlarida filtrlar ko'pincha 50/60 Hz tarmoq chastotasiga yaqin chastotalarni bostirish uchun ishlatiladi. Sanoatda filtrlar kosinus phi ni qoplash uchun ishlatiladi va garmonik filtrlar sifatida ham qo'llaniladi.

Xulosa

Elektr filtrlari ma'lum bir chastota diapazonini ta'kidlash va keraksiz chastotalarni susaytirish uchun ishlatiladi.

Rezistorlar, induktorlar va kondensatorlar kabi passiv radio elementlarga qurilgan filtrlar passiv filtrlar deb ataladi. Transistor yoki op-amp kabi faol radio elementni o'z ichiga olgan filtrlar faol filtrlar deb ataladi.

Chastotaga javob xarakteristikasining pasayishi qanchalik keskin bo'lsa, filtrning selektiv xususiyatlari shunchalik yaxshi bo'ladi.

JEER ishtirokida

Elektr signallari bilan ishlashda ko'pincha ulardan bitta chastota yoki chastota diapazonini ajratish kerak (masalan, shovqin va foydali signallarni ajratish uchun). Bunday ajratish uchun elektr filtrlar ishlatiladi. Faol filtrlar, passivlardan farqli o'laroq, op-amplarni (yoki boshqa faol elementlarni, masalan, tranzistorlar, vakuum naychalarini) o'z ichiga oladi va bir qator afzalliklarga ega. Ular o'tish bandlarini yaxshiroq ajratish va zaiflashtirishni ta'minlaydi va ulardagi notekislikni sozlash nisbatan oson. chastotali javob uzatish va susaytirish mintaqasida. Bundan tashqari, faol filtr sxemalari odatda induktorlardan foydalanmaydi. Faol filtrli davrlarda chastota xarakteristikalari chastotaga bog'liq bo'lgan qayta aloqa orqali aniqlanadi.

Past o'tish filtri

Pastki o'tish filtri sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 12.

Guruch. 12. Faol past o'tish filtri.

Bunday filtrning uzatish koeffitsienti quyidagicha yozilishi mumkin

, (5)

Va
. (6)

Da TO 0 >>1

Transmissiya koeffitsienti
(5) da barcha uchta elementni o'z ichiga olgan ikkinchi darajali passiv filtr bilan bir xil bo'ladi ( R, L, C) (13-rasm), buning uchun:

Guruch. 14. Turli uchun faol past chastotali filtrning chastotali javobi va fazali javobiQ .

Agar R 1 = R 3 = R Va C 2 = C 4 = C(12-rasmda), keyin uzatish koeffitsienti sifatida yozilishi mumkin

Turli xil sifat omillari uchun faol past chastotali filtrning amplitudasi va fazali chastotasi xususiyatlari Q shaklda ko'rsatilgan. 14 (elektr zanjirining parametrlari shunday tanlangan ω 0 = 200 rad/s). Rasm shuni ko'rsatadiki, ortib bormoqda Q

Birinchi tartibdagi faol past o'tkazuvchan filtr sxema 1-rasmda amalga oshiriladi. 15.

Guruch. 15. Birinchi tartibdagi faol past chastotali filtr.

Filtrni uzatish koeffitsienti

.

Ushbu filtrning passiv analogi rasmda ko'rsatilgan. 16.

Ushbu uzatish koeffitsientlarini solishtirsak, biz bir xil vaqt konstantalarini ko'ramiz τ’ 2 Va τ birinchi tartibli faol filtrning daromad moduli bo'ladi TO 0 passivga qaraganda bir necha baravar ko'p.

Guruch. 17.Simulink-faol past o'tish filtri modeli.

Siz ko'rib chiqilayotgan faol filtrning chastotali javobini va fazali javobini o'rganishingiz mumkin, masalan Simulink, uzatish funktsiyasi bloki yordamida. Parametrlar uchun elektr diagrammasi TO R = 1, ω 0 = 200 rad/s va Q = 10 Simulink- uzatish funktsiyasi blokiga ega model rasmda ko'rsatilgandek ko'rinadi. 17. Chastota javobi va fazali javob yordamida olish mumkin LTI- tomoshabin. Ammo bu holda buyruqni ishlatish osonroq MATLAB chastotalar. Quyida chastota reaktsiyasi va fazaviy javob grafiklarini olish uchun ro'yxat keltirilgan.

w0=2e2; % tabiiy chastota

Q=10; % sifat omili

w=0:1:400; % chastota diapazoni

b=; O'tkazish funksiyasi numeratorining %vektori:

a=; uzatish funksiyasi maxrajining %vektori:

chastotalar (b, a, w); % chastotali javob va fazali javobni hisoblash va qurish

Faol past chastotali filtrning amplituda-chastota xususiyatlari (uchun τ = 1s va TO 0 = 1000) 18-rasmda ko'rsatilgan. Rasm shuni ko'rsatadiki, ortib bormoqda Q amplituda-chastota xarakteristikasining rezonans tabiati namoyon bo'ladi.

Keling, past o'tkazuvchan filtr modelini quraylik SimPowerSystems, biz yaratgan op-amp blokidan foydalanib ( operativkuchaytirgich), 19-rasmda ko'rsatilganidek, operatsion kuchaytirgich bloki chiziqli emas, shuning uchun sozlamalarda Simulyatsiya/ KonfiguratsiyaParametrlarSimulink hisoblash tezligini oshirish uchun siz usullardan foydalanishingiz kerak ode23tb yoki ode15s. Vaqt qadamini ham oqilona tanlash kerak.

Guruch. 18. Faol past chastotali filtrning chastotali javobi va fazaviy javobi (uchunτ = 1c).

Mayli R 1 = R 3 = R 6 = 100 Ohm, R 5 = 190 Ohm, C 2 = C 4 = 5*10 -5 F. Manba chastotasi tizimning tabiiy chastotasiga to'g'ri kelganda ω 0 , filtr chiqishidagi signal maksimal amplitudaga etadi (20-rasmda ko'rsatilgan). Signal manba chastotasi bilan barqaror holatdagi majburiy tebranishlarni ifodalaydi. Grafikda bir vaqtning o'zida kontaktlarning zanglashiga olib keladigan vaqtinchalik jarayon aniq ko'rsatilgan t= 0. Grafik shuningdek, signalning sinusoidal shakldan ekstremallarga yaqin tomonlarini ko'rsatadi. Shaklda. 21. Oldingi grafikning kattalashtirilgan qismi ko'rsatilgan. Ushbu og'ishlarni op-amp to'yinganligi bilan izohlash mumkin (op-amp chiqishidagi maksimal ruxsat etilgan kuchlanish qiymatlari ± 15 V). Ko'rinib turibdiki, manba signalining amplitudasi oshishi bilan chiqishdagi signal buzilish maydoni ham ortadi.

Guruch. 19. In faol past chastotali filtr modeliSimPowerSystems.

Guruch. 20. Faol past chastotali filtrning chiqishidagi signal.

Guruch. 21. Faol past chastotali filtrning chiqishidagi signalning fragmenti.

Ushbu maqolada biz yuqori va past o'tish filtrlari, ular qanday tavsiflanganligi va ularning navlari haqida gapiramiz.

Yuqori va past o'tish filtrlari- Bu elektr zanjirlari, chiziqli bo'lmagan chastotali javobga ega bo'lgan elementlardan iborat - turli chastotalarda turli qarshilikka ega.

Chastotali filtrlarni yuqori o'tkazuvchan (yuqori o'tkazuvchi) filtrlarga va past o'tkazuvchan (past o'tkazuvchan) filtrlarga bo'lish mumkin. Nima uchun odamlar ko'pincha "yuqori" chastotalarni emas, balki "yuqori" deb aytishadi? Chunki audiotexnikada past chastotalar 2 kilogertsda tugaydi va yuqori chastotalar boshlanadi. Va radiotexnikada 2 kilogerts yana bir toifadir - tovush chastotasi, bu "past chastota" degan ma'noni anglatadi! Audio muhandislikda yana bir tushuncha mavjud - o'rta chastotalar. Shunday qilib, o'rta o'tkazuvchan filtrlar odatda ikkita past va yuqori o'tkazuvchan filtrlarning kombinatsiyasi yoki boshqa turdagi tarmoqli o'tkazuvchan filtrdir.

Yana takrorlaymiz:

Past va yuqori o'tkazuvchan filtrlarni, nafaqat filtrlarni, balki radio zanjirlarining har qanday elementlarini tavsiflash uchun tushuncha mavjud - amplituda-chastota javobi, yoki chastotali javob

Chastota filtrlari ko'rsatkichlar bilan tavsiflanadi

Kesish chastotasi- bu filtr chiqish signalining amplitudasi kirish signalidan 0,7 qiymatiga tushadigan chastotadir.

Filtr chastotasi javob qiyaligi kirish signalining chastotasi o'zgarganda filtrning chiqish signalining amplitudasi qanchalik keskin kamayishini ko'rsatadigan filtr xarakteristikasidir. Ideal holda, chastotali javobning maksimal (vertikal) pasayishiga intilish kerak.

Chastota filtrlari reaktivlikka ega bo'lgan elementlardan - kondansatörler va induktorlardan tayyorlanadi. Kondensator filtrlarida ishlatiladigan reaktivlar ( X C ) va induktorlar ( XL ) quyidagi formulalar bo'yicha chastota bilan bog'liq:

Maxsus asbob-uskunalar (generatorlar, spektr analizatorlari va boshqa qurilmalar) yordamida tajriba o'tkazishdan oldin filtrlarni hisoblash uyda qilish osonroq. Microsoft dasturi Excel, oddiy avtomatik hisoblash jadvalini yaratish (siz Excelda formulalar bilan ishlashingiz kerak). Men har qanday sxemalarni hisoblash uchun ushbu usuldan foydalanaman. Birinchidan, men jadval tuzaman, ma'lumotlarni kiritaman, hisoblashni olaman, uni chastotali javob grafigi ko'rinishida qog'ozga o'tkazaman, parametrlarni o'zgartiraman va yana chastota javob nuqtalarini chizaman. Ushbu usulda "o'lchov asboblari laboratoriyasi" ni joylashtirishning hojati yo'q, chastota javobini hisoblash va chizish tezda amalga oshiriladi.

Qo'shimcha qilish kerakki, filtrni hisoblash qoida bajarilganda to'g'ri bo'ladi:

Filtrning aniqligini ta'minlash uchun filtr elementlarining qarshilik qiymati filtr chiqishiga ulangan yukning qarshiligidan taxminan ikki baravar kam (100 marta) bo'lishi kerak. Bu farqning kamayishi bilan filtrning sifati yomonlashadi. Buning sababi, yuk qarshiligi chastota filtrining sifatiga ta'sir qiladi. Agar sizga yuqori aniqlik kerak bo'lmasa, unda bu farqni 10 barobarga kamaytirish mumkin.

Chastota filtrlari quyidagilardir:

1. Bir elementli (kondensator - yuqori o'tkazuvchan filtr sifatida yoki induktor - past o'tkazuvchi filtr sifatida);

2. L shaklidagi - tomonidan ko'rinish boshqa tomonga qaragan G harfiga o'xshash;

3. T shaklidagi - tashqi ko'rinishida ular T harfiga o'xshaydi;

4. U shaklidagi - tashqi ko'rinishida ular P harfiga o'xshaydi;

5. Ko'p havola - ketma-ket ulangan bir xil L shaklidagi filtrlar.

Yagona elementli yuqori va past o'tish filtrlari

Odatda, bitta elementli yuqori va past o'tkazuvchan filtrlar to'g'ridan-to'g'ri ishlatiladi dinamik tizimlari kuchli kuchaytirgichlar audio karnaylarning ovozini yaxshilash uchun audio chastotasi.

Ular dinamik boshlar bilan ketma-ket ulanadi. Birinchidan, ular dinamik boshlarni ham kuchli elektr signalidan, ham kuchaytirgichni bu dinamiklar ko'paytirmaydigan chastotada qo'shimcha dinamiklar bilan yuklamasdan past yuk qarshiligidan himoya qiladi. Ikkinchidan, ular ijro etishni quloqqa yanada yoqimli qiladi.

Bir elementli filtrni hisoblash uchun siz dinamik bosh lasanning reaktivligini bilishingiz kerak. Hisoblash kuchlanishni ajratuvchi formulalar yordamida amalga oshiriladi, bu L shaklidagi filtr uchun ham amal qiladi. Ko'pincha bitta elementli filtrlar "quloq bilan" tanlanadi. Tvitterda yuqori chastotalarni ajratib ko'rsatish uchun u bilan ketma-ket kondansatör o'rnatiladi va past chastotali karnayda (yoki sabvuferda) past chastotalarni ajratib ko'rsatish uchun unga drossel (induktor) ketma-ket ulanadi. Masalan, quvvati 20...50 vatt bo'lgan holda, tvitlar uchun 5...20 mkF kondensatordan, past chastotali dinamik uchun chok sifatida esa sirlangan mis bilan o'ralgan lasandan foydalanish maqbuldir. sim, diametri 0,3 ... 1,0 mm, VHS video kassetasidan g'altakda va 200 ... 1000 burilishni o'z ichiga oladi. Keng chegaralar ko'rsatilgan, chunki tanlov individual masala.

L shaklidagi filtrlar

L shaklidagi yuqori yoki past chastotali filtr— chiziqli bo'lmagan chastotali javobga ega bo'lgan ikkita elementdan iborat kuchlanish bo'luvchi. L shaklidagi filtr uchun sxema va kuchlanish bo'luvchi uchun barcha formulalar qo'llaniladi.

Kondensator va rezistorda L shaklidagi chastotali filtrlar

R 1 BILAN X C .

Bunday filtrning ishlash printsipi: yuqori chastotalarda past reaktivlikka ega bo'lgan kondansatör oqim to'siqsiz o'tadi va past chastotalarda uning reaktivligi maksimaldir, shuning uchun u orqali oqim o'tmaydi.

"Kuchlanishni ajratuvchi" maqolasidan biz rezistorlarning qiymatlarini formulalar bilan tavsiflash mumkinligini bilamiz:

yoki

X C va kesish chastotasi.

R 2 qarshilik qarshiligiga R 1 (X C ) mos keladi: R 2 / R 1 = 0,7 / 0,3 = 2,33 . Bu quyidagilarni nazarda tutadi: C = 1,16 / R 2 pf , Qayerda f – filtrning chastota javobining kesish chastotasi.

R 2 kondansatörga kuchlanish bo'luvchi BILAN , o'ziga xos reaktivlikka ega X C .

Bunday filtrning ishlash printsipi: yuqori chastotalarda past reaktivlikka ega bo'lgan kondansatör yuqori chastotali oqimlarni korpusga o'tkazadi va past chastotalarda uning reaktivligi maksimaldir, shuning uchun u orqali oqim o'tmaydi.

"Kuchlanishni ajratuvchi" maqolasidan biz bir xil formulalardan foydalanamiz:

yoki

Kirish kuchlanishini 1 (birlik) sifatida qabul qilish va chiqish kuchlanishi 0,7 uchun (kesimga mos keladigan qiymat), kondensatorning reaktivligini bilib, u quyidagilarga teng:

Voltaj qiymatlarini almashtirib, biz topamiz X C va kesish chastotasi.

R 2 (X C ) rezistorning qarshiligiga R 1 mos keladi: R 2 / R 1 = 0,7 / 0,3 = 2,33 . Bu quyidagilarni nazarda tutadi: C = 1 / (4,66 x R 1 pf) , Qayerda f – filtrning chastota javobining kesish chastotasi.

Induktor va rezistordagi L shaklidagi chastotali filtrlar

Rezistorni almashtirish orqali yuqori o'tkazuvchan filtr olinadi R 2 L XL .

Bunday filtrning ishlash printsipi: past chastotalarda past reaktivlikka ega bo'lgan indüktans, ularni korpusga o'tkazadi va yuqori chastotalarda uning reaktivligi maksimaldir, shuning uchun u orqali oqim o'tmaydi.

Voltaj qiymatlarini almashtirib, biz topamiz XL va kesish chastotasi.

Yuqori o'tkazuvchan filtrda bo'lgani kabi, hisob-kitoblar teskari tartibda amalga oshirilishi mumkin. Chastota javobining kesish chastotasidagi filtrning chiqish kuchlanishining amplitudasi (kuchlanishni ajratuvchi sifatida) kirish kuchlanishining 0,7 ga teng bo'lishi kerakligini hisobga olsak, qarshilik qarshiligining nisbati quyidagicha bo'ladi. R 2 (XL ) rezistorning qarshiligiga R 1 mos keladi: R 2 / R 1 = 0,7 / 0,3 = 2,33 . Bu quyidagilarni nazarda tutadi: L = 1,16 R 1 / (pf) .

Rezistorni almashtirish orqali past chastotali filtr olinadi R 1 kuchlanish bo'luvchi induktorga L , bu o'ziga xos reaktivlikka ega XL .

Bunday filtrning ishlash printsipi: past chastotalarda past reaktivlikka ega bo'lgan induktor oqim to'siqsiz o'tadi va yuqori chastotalarda uning reaktivligi maksimaldir, shuning uchun u orqali oqim o'tmaydi.

"Kuchlanish bo'linuvchisi" maqolasidagi bir xil formulalardan foydalanib, kirish kuchlanishini 1 (birlik) va chiqish kuchlanishini 0,7 (kesish qiymatiga mos keladigan qiymat) sifatida qabul qilib, induktorning reaktivligini bilib, quyidagilarga teng:

Voltaj qiymatlarini almashtirib, biz topamiz XL va kesish chastotasi.

Siz hisob-kitoblarni teskari tartibda bajarishingiz mumkin. Chastota javobining kesish chastotasidagi filtrning chiqish kuchlanishining amplitudasi (kuchlanishni ajratuvchi sifatida) kirish kuchlanishining 0,7 ga teng bo'lishi kerakligini hisobga olsak, qarshilik qarshiligining nisbati quyidagicha bo'ladi. R 2 qarshilik qarshiligiga R 1 (XL ) mos keladi: R 2 / R 1 = 0,7 / 0,3 = 2,33 . Bu quyidagilarni nazarda tutadi: L = R 2 / (4,66 pf)

Kondensator va induktordagi L shaklidagi chastotali filtrlar

Yuqori o'tkazgichli filtr oddiy kuchlanish bo'luvchidan nafaqat rezistorni almashtirish orqali olinadi R 1 kondansatkichga BILAN , shuningdek, rezistor R 2 gaz kelebeği ustida L . Bunday filtr yuqorida aytib o'tilgan filtrlarga qaraganda chastota ta'sirida sezilarli chastota kesilishiga (tikroq pasayish) ega. R.C. yoki R.L. zanjirlar.

Yuqorida aytib o'tilganidek, biz bir xil hisoblash usullaridan foydalanamiz. Kondensator BILAN , o'ziga xos reaktivlikka ega X C , va gaz kelebeği L - reaktivlik XL :

Turli miqdorlarning qiymatlarini - kuchlanishlarni, filtrlarning kirish yoki chiqish qarshiliklarini almashtirib, biz topishimiz mumkin BILAN Va L , chastotali javobni kesish chastotasi. Bundan tashqari, hisob-kitoblarni teskari tartibda amalga oshirishingiz mumkin. Ikkita o'zgaruvchan miqdor - indüktans va sig'im mavjudligi sababli, filtrning kirish yoki chiqish qarshiligining qiymati ko'pincha chastota javobining kesish chastotasida kuchlanish bo'luvchi sifatida o'rnatiladi va shu qiymatga asoslanib, qolgan parametrlar topiladi. .

Rezistorni almashtirish orqali past chastotali filtr olinadi R 1 kuchlanish bo'luvchi induktorga L , va qarshilik R 2 kondansatkichga BILAN .

Yuqorida aytib o'tilganidek, kuchlanishni ajratuvchi formulalar va filtr elementlarining reaktivligi orqali bir xil hisoblash usullari qo'llaniladi. Bunday holda, biz qarshilik qiymatini tenglashtiramiz R 1 reaktsiyani gaz bosish uchun XL , A R 2 kondansatör reaktivligiga X C .

T-shaklidagi yuqori va past o'tish filtrlari

T shaklidagi yuqori va past o'tkazuvchan filtrlar bir xil L shaklidagi filtrlar bo'lib, ularga yana bitta element qo'shiladi. Shunday qilib, ular chiziqli bo'lmagan chastotali javobga ega bo'lgan ikkita elementdan tashkil topgan kuchlanish bo'luvchisi bilan bir xil tarzda hisoblanadi. Va keyin uchinchi elementning reaktivlik qiymati hisoblangan qiymatga qo'shiladi. T-shaklidagi filtrni hisoblashning yana bir kamroq aniq usuli L shaklidagi filtrni hisoblashdan boshlanadi, shundan so'ng L shaklidagi filtrning "birinchi" hisoblangan elementining qiymati ikki baravar ko'paytiriladi yoki kamayadi - ikkisi o'rtasida "tarqatiladi". T-shaklidagi filtrning elementlari. Agar u kondansatör bo'lsa, u holda T-filtrdagi kondansatkichlarning sig'imining qiymati ikki baravar ko'payadi va agar u qarshilik yoki induktor bo'lsa, sariqlarning qarshiligi yoki indüktansının qiymati ikki baravar kamayadi. Filtrlarning o'zgarishi rasmlarda ko'rsatilgan. T-shaklidagi filtrlarning o'ziga xosligi shundaki, L-shaklidagilarga qaraganda, ularning chiqish qarshiligi filtrning orqasidagi radio zanjirlarida kamroq manyovr ta'siriga ega.

U shaklidagi yuqori va past o'tish filtrlari

U shaklidagi filtrlar bir xil L shaklidagi filtrlar bo'lib, filtr oldida boshqa element qo'shiladi. T-shaklidagi filtrlar uchun yozilgan hamma narsa U-shaklidagilar uchun to'g'ri keladi, yagona farq shundaki, ular L-shaklidagilarga qaraganda filtr oldidagi radio zanjirlarida manyovr ta'sirini biroz oshiradi.

T-shaklidagi filtrlarda bo'lgani kabi, U-shaklidagi filtrlarni hisoblash uchun birinchi filtr elementining qo'shimcha shunt qarshiligi qo'shilishi bilan kuchlanishni ajratuvchi formulalar qo'llaniladi. U shaklidagi filtrni hisoblashning yana bir kamroq aniq usuli L shaklidagi filtrni hisoblashdan boshlanadi, shundan so'ng L shaklidagi filtrning "oxirgi" hisoblangan elementining qiymati ikki baravar ko'paytiriladi yoki kamayadi - ikkitasi o'rtasida "tarqatiladi". U shaklidagi filtrning elementlari. T-shaklidagi filtrdan farqli o'laroq, agar u kondensator bo'lsa, u holda P-filtrdagi kondansatkichlarning sig'imining qiymati ikki baravar kamayadi va agar u qarshilik yoki induktor bo'lsa, u holda qarshilik yoki indüktans qiymati. bobinlar ikki baravar ko'payadi.

Induktorlarni (choklarni) ishlab chiqarish muayyan harakatlarni va ba'zan ularni joylashtirish uchun qo'shimcha joyni talab qilishi sababli, induktorlardan foydalanmasdan, kondansatör va rezistorlardan filtrlarni ishlab chiqarish foydaliroqdir. Bu, ayniqsa, to'g'ri keladi audio chastotalar. Shunday qilib, yuqori o'tkazuvchan filtrlar odatda T shaklida, past o'tkazuvchan filtrlar esa U shaklida tayyorlanadi. Shuningdek, o'rta o'tish filtrlari mavjud bo'lib, ular odatda L shaklida (ikkita kondansatördan) tayyorlanadi.

Tarmoqli rezonans filtrlari

Tarmoqli rezonans chastotali filtrlar ma'lum bir chastota diapazonini izolyatsiya qilish yoki rad etish (kesish) uchun mo'ljallangan. Rezonans chastotali filtrlar ma'lum bir chastotaga sozlangan bir, ikkita yoki uchta tebranish sxemasidan iborat bo'lishi mumkin. Rezonansli filtrlar boshqa (rezonans bo'lmagan) filtrlarga nisbatan chastota javobida eng keskin ko'tarilish (yoki pasayish) ga ega. Tarmoqli rezonans chastotali filtrlar bitta elementli bo'lishi mumkin - bitta kontaktlarning zanglashiga olib, L shaklidagi - ikkita sxemali, T va U shaklidagi - uchta sxemali, ko'p elementli - to'rt yoki undan ko'p zanjirli.

Rasmda ma'lum bir chastotani ajratish uchun mo'ljallangan T-shaklidagi tarmoqli rezonans filtrining diagrammasi ko'rsatilgan. U uchta tebranish zanjiridan iborat. C 1 L 1 Va C 3 L 3 – ketma-ket tebranish davrlari, rezonans chastotada oqayotgan oqimga nisbatan past qarshilikka ega, boshqa chastotalarda esa, aksincha, ular yuqori qarshilikka ega. Parallel sxema C 2 L 2 aksincha, rezonans chastotada yuqori qarshilikka ega, boshqa chastotalarda esa past qarshilikka ega. Bunday filtrning o'tkazish qobiliyatini kengaytirish uchun ular kontaktlarning zanglashiga olib keladigan sifat koeffitsientini kamaytiradi, induktorlarning konstruktsiyasini o'zgartiradi, "o'ngga, chapga" kontaktlarning zanglashiga olib, markaziy rezonansdan bir oz farq qiladigan chastotaga o'rnatiladi. C 2 L 2 rezistorni ulang.

Quyidagi rasmda ma'lum bir chastotani bostirish uchun mo'ljallangan T-shaklidagi rezonans filtrining diagrammasi ko'rsatilgan. U, avvalgi filtr kabi, uchta tebranish sxemasidan iborat, ammo bunday filtr uchun chastotani tanlash printsipi boshqacha. C 1 L 1 Va C 3 L 3 – parallel tebranish davrlari, rezonans chastotada oqayotgan oqimga katta qarshilikka ega, boshqa chastotalarda esa kichik. Parallel sxema C 2 L 2 aksincha, rezonans chastotada past qarshilikka ega, lekin boshqa chastotalarda yuqori qarshilikka ega. Shunday qilib, agar oldingi filtr rezonans chastotasini tanlasa va qolgan chastotalarni bostirsa, u holda bu filtr rezonans chastotasidan tashqari barcha chastotalarni erkin o'tkazadi.

Tarmoqli rezonans filtrlarini hisoblash tartibi bir xil kuchlanish bo'luvchiga asoslangan bo'lib, bu erda xarakterli qarshilik bilan LC davri bitta element sifatida ishlaydi. Tebranish davri qanday hisoblangan, uning rezonans chastotasi, sifat omili va xarakterli (to'lqin) impedansi aniqlanadi, siz maqolada topishingiz mumkin.