Электрический фильтр

Сложение и разложение токов.

В электрических цепях нередко встречается явление сложения и разложения токов. Простейшим примером может служить разветвленная цепь постоянного или переменного тока, в которой общий ток разделяется на токи, протекающие по разветвлениям; затем эти токи складываются в общий ток неразветвленной цепи.

Может происходить также сложение токов различного характера, например, постоянного и переменного (получается пульсирующий ток), переменных токов различной частоты (получается ток сложной формы) и так далее. Очевидно, что возможно и обратное явление, например, разложение пульсирующего тока на постоянную и переменную составляющие, переменного тока сложной формы на гармонические составляющие и т.п.

При этом должно выполняться основное правило: в любой момент времени мгновенное значение общего тока должно равняться сумме мгновенных значений составляющих токов (с учетом фазовых соотношений) и наоборот.

Разложение сложных токов в электрических цепях осуществляется с помощью устройств, содержащих разветвленную цепь с индуктивными и емкостными сопротивлениями и называемых электрическими фильтрами.

Действие фильтров основано на том, что сопротивление его отдельных ветвей зависит от частоты проходящего по ним тока, причем для индуктивных и емкостных сопротивлений эта зависимость противоположная. Поэтому ток более низкой частоты (включая и постоянный) проходит преимущественно по индуктивным, а ток более высокой частоты - по емкостным ветвям фильтра.

В различных приборах и аппаратах, например гармонических анализаторах биопотенциалов, фонокардиографах и других, применяются фильтры, позволяющие выделять переменные токи различных частот или выделять из тока сложной формы гармонические составляющие определенных частот. Например, фильтр, такой как на рисунке, пропускает только токи низких частот (от n = 0 до n = n₀), так как более высокие частоты ослабляются индуктивным и шунтируются емкостным сопротивлениями фильтра.

	Если на входные клеммы подать пульсирующее напряжение " Uвх ", то постоянная составляющая тока через емкость " С " не пойдет, так как конденсатор обладает бесконечно большим сопротивлением постоянному току. При надлежащем выборе " L " индуктивное сопротивление переменному току может быть сделано значительным. В результате такой фильтр пропустит на выход постоянную составляющую входного напряжения.

Фильтром, изображенным на рисунке можно выделить переменную составляющую тока. Он пропускает только токи высоких частот (от n = n0 до n= ¥), низкие частоты ослабляются емкостным и шунтируются индуктивным сопротивлением фильтра.

На рисунке показаны принципиальные схемы простейших полосовых фильтров, то есть фильтров пропускающих (а) или, наоборот, не пропускающих (б) переменный ток частотой в заданных относительно узких пределах: от n = n₁ до n = n₂.

	б)

C₁

U_вых

U_вх

Фильтры состоят из настроенных в резонанс контуров, сопротивление которых при частотах, близких к резонансной, или очень мало (последовательный контур), или очень велико (параллельный контур. Поэтому в первом случае ток соответствующих частот проходит почти без ослабления (остальные частоты ослабляются последовательным и шунтируются параллельным контуром), во втором случае - наоборот, ослабляются и шунтируются токи частоты, на которую настроены контуры фильтра.

Вопрос 6. 10 минут.

Дата добавления: 2014-01-14