БИЛЕТ №5

1)

Активные фильтры реализуются на основе усилителей (обычно ОУ)и пассивных RC- фильтров. Среди преимуществ активных фильтров по сравнению с пассивными следует выделить:

отсутствие катушек индуктивности;

лучшая избирательность;

компенсация затухания полезных сигналов или даже их усиление;

пригодность к реализации в виде ИМС.

Активные фильтры имеют и недостатки:

потребление энергии от источника питания;

ограниченный динамический диапазон;

дополнительные нелинейные искажения сигнала. Отметим так же, что использование активных фильтров с ОУ начастотах свыше десятков мегагерц затруднено из-за малой частоты единичного усиления

Т

f

большинства ОУ широкого применения.Особенно преимущество активных фильтров на ОУ проявляется насамых низких частотах, вплоть до долей герц.В общем случае можно считать, что ОУ в активном фильтрекорректирует АЧХ пассивного фильтра за счет обеспечения разныхусловий для прохождения различных частот спектра сигнала,компенсирует потери на заданных частотах, что приводит к получению крутых спадов выходного напряжения на склонах АЧХ. Для этих целейиспользуются разнообразные частотно-избирательные ОС в ОУ. Вактивных фильтрах обеспечивается получение АЧХ всех разновидностей фильтров: нижних частот (ФНЧ), верхних частот (ФВЧ) и полосовых (ПФ).Первым этапом синтеза всякого фильтра является заданиепередаточной функции (в операторной или комплексной форме),которая отвечает условиям практической реализуемости иодновременно обеспечивает получение необходимой АЧХ или ФЧХ (ноне обеих) фильтра. Этот этап называют аппроксимацией характеристик фильтра. Операторная функция представляет собой отношение полиномов:K(p)=A(p)/B(p),и однозначно определяется нулями и полюсами. Простейший полиномчислителя - константа. Число полюсов функции (а в активных фильтрахна ОУ число полюсов обычно равно числу конденсаторов в цепях,формирующих АЧХ) определяет порядок фильтра. Порядок фильтрауказывает на скорость спада его АЧХ, которая для первого порядкасоставляет 20дБ/дек, для второго - 40дБ/дек

Пассивные фильтры представляют собой устройства, которые создаются на основе резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, именно из пассивных схемных элементов. Эти фильтры пригодны для работы в определенных диапазонах частот, но не подходят для низких частот, например, ниже 0.5 МГц. Это происходит вследствие того, что на низких частотах параметры требуемых катушек индуктивности становятся неудовлетворительными из-за больших размеров и значительного отклонения рабочих характеристик от идеальных и, кроме того, в отличие от резисторов и конденсаторов, катушки индуктивности плохо приспособлены для интегрального исполнения.

2. Способы построения фильтров.

Существует много способов построения фильтра с заданной передаточной функцией n-ого порядка. Один из способов заключается в том, чтобы представить передаточную функцию в виде произведения сомножителей Н₁, Н₂, Н₃, … Н_М и создать схемы или звенья, или каскады N₁, N₂, … N_M соответствующие каждому сомножителю. Наконец, эти звенья соединяются между собой каскадно, (выход первого является входом второго и т.д.). Если эти звенья не влияют друг на друга и не изменяют собственные передаточные функции, то общая схема обладает требуемой передаточной функцией n-ого порядка.

Для фильтров первого порядка передаточная функция представляется в виде:

, (4)

где С – постоянное число; P(s) – полином первой или нулевой степени. Для фильтров второго порядка передаточная функция

, (5)

где В и С – постоянные числа; P(s) – полином второй или меньшей степени.

Для четного порядка n>2 обычная каскадная схема содержит n/2 звеньев второго порядка, каждое с передаточной функцией типа (5). Если же порядок n>2 является нечетным, то схема содержит (n-1)/2 звеньев второго порядка и одно звено первого порядка с передаточной функцией (4).

Простейшие (первого порядка) ФВЧ, ФНЧ, ПФ и их ЛАЧХ приведены на рисунке 7.16.

В этих фильтрах конденсатор, определяющий частотную характеристику, включен в цепь ООС.

Для ФВЧ (рисунок 7.16а) коэффициент передачи равен:

где τ₁= C ₁ R ₁.

Частоту сопряжения асимптот ω₁ находят из условия ω₁τ₁=1, откуда

f ₁ = 1/2πτ₁.

Для ФНЧ (рисунок 7.16б) имеем:

f ₂ = 1/2πτ₂.

где τ₂= C ₂ R ₂.

В ПФ (рисунок 7.16в) присутствуют элементы ФВЧ и ФНЧ.

2) IMG0003

Дата добавления: 2015-05-06