Введение в фильтры
Частотный фильтр или также известный как частотно-селективный контур — это особый тип схемы, который используется для фильтрации некоторых входных сигналов на основе их частот.
Схема фильтра пропускает сигнал определенной частоты без какого-либо ослабления (уменьшения амплитуды) или с некоторым усилением, и ослабляет другую частоту в зависимости от типа фильтра.
Термины, используемые в фильтрах
Чтобы понять частотную характеристику фильтра, вам необходимо иметь представление об используемых в нем https://wigit.ru/filtr-magistralnyj-filtertechnik-r40432/ терминах. Некоторые термины, используемые при описании характеристик фильтра, приведены ниже;
Полоса пропускания
Полоса частот входного сигнала, которая проходит через фильтр без какого-либо ослабления, называется полосой пропускания. Обычно полоса пропускания не имеет усиления, учитывая, что фильтр является пассивным фильтром. В активных фильтрах полоса пропускания может иметь некоторое усиление в зависимости от конфигурации схемы.
Полоса пропускания находится перед частотой среза (упомянутой ниже).
Полоса пропускания
Полоса частот входного сигнала, которые блокируются или ослабляются в фильтре, называется полосой пропускания. коэффициент усиления при остановке обычно принимается равным менее -3 дБ от входного сигнала.
-коэффициент усиления 3 дБ учитывается для фильтра 1-го порядка. фильтр 2-го порядка имеет коэффициент усиления -6 дБ, который уменьшается с порядком фильтра.
Частота среза
Полоса пропускания и полоса пропускания отличаются друг от друга <strong>частотой среза</strong> или <strong>угловой частотой</strong>. Напряжение выходного сигнала на частоте среза составляет 70,7% от напряжения входного сигнала. Он также известен как “<strong>частота-3 дБ</strong>”, потому что -3 дБ представляет половину мощности. И это частота, на которой мощность выходного сигнала становится вдвое меньше мощности входного сигнала.
В полосовом или полосовом фильтрах с отклонением имеется две частоты среза.
-
Более низкая частота среза:
Нижняя частота, на которой коэффициент усиления фильтра составляет половину или -3 дБ. Обозначается буквой <sub>f1</sub>. Полосовой фильтр допускает частоту после этой точки, тогда как полосовой фильтр блокирует ее.
-
Верхняя частота среза
Верхняя частота, при которой выходная мощность уменьшается на ½ входной мощности. Обозначается буквой <sub>f2</sub>. Полосовой фильтр не пропускает частоту после этой точки, в то время как полосовой стоп-фильтр допускает это.
Центральная частота f 0
Частота, которая находится в центре полосы пропускания или полосы пропускания в полосовом фильтре или полосовом фильтре отклонения соответственно, называется центральной частотой. Он находится между двумя частотами среза, то есть нижней и верхней частотами среза. Фактически, это среднее арифметическое обеих частот среза.
f0 = (f1 + f2) / 2
Пропускная способность:
Диапазон частот, которые пропускаются (в случае полосового фильтра) без какого-либо ослабления, или частот, которые ослабляются (в случае полосового фильтра), называется полосой пропускания фильтра. Ширина частот до (в случае фильтра нижних частот) или после (в случае фильтра верхних частот) частоты среза называется полосой пропускания
Это разница между частотами среза полосового или полосового фильтра.
Β = <sub>f2</sub> – <sub>f1</sub>
Скорость отката;
Это скорость изменения коэффициента усиления / выходной мощности, скорость падения коэффициента усиления фильтра называется скоростью спада. это выражается как потеря усиления за декаду (десятикратное увеличение частоты) или за октаву (двукратное увеличение частоты).
Скорость спада фильтра n-го порядка составляет 20n дБ / декада или 6n дБ / октава, а n — это порядок фильтра. За десятилетие означает увеличение частоты в 10 раз, а октава означает увеличение частоты в 2 раза.
Типы фильтров:
Существуют различные типы фильтров, классифицируемых на основе их частотной характеристики и конструкции.
На основе их конструкции:
В зависимости от конструкции фильтров, существует два типа фильтров: пассивные фильтры и активные фильтры.
-
Пассивные фильтры
Как следует из названия, пассивные фильтры состоят из пассивных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.
Для этого не требуется никакого внешнего источника энергии. Поэтому в этих фильтрах нет усиления по напряжению. Выходное напряжение всегда меньше входного.
Он может легко фильтровать высокочастотный сигнал, но не может обрабатывать низкие частоты.
Несмотря на простоту конструкции, подключение нагрузки к этому фильтру влияет на его характеристики. Каскадирование пассивных фильтров для фильтра более высокого порядка влияет на характеристики фильтра.
-
Активные фильтры
В дополнение к резистору и конденсатору, активный фильтр использует активный компонент, такой как операционный усилитель, транзисторы и т.д.
Недостатком является то, что для этого требуется внешний источник питания, но он обеспечивает высокий коэффициент усиления по напряжению. Это усиление используется для усиления любых слабых входных сигналов.
Активный фильтр может фильтровать очень низкочастотные сигналы, но он не может обрабатывать очень высокочастотный сигнал.
Они могут иметь немного сложную конструкцию, но они обеспечивают очень высокое входное и низкое выходное сопротивление. Вот почему; сопротивление нагрузки не влияет на характеристики активных фильтров.
для повышения упорядоченности фильтра активные фильтры используются в каскадной конфигурации, не беспокоясь о потере мощности входных сигналов.