Понятие о фильтрах и линиях задержки

Электрическими фильтрами называют устройства, обладающие избирательными свойствами по отношению к колебаниям различных частот. По форме амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) различают высокочастотные, низкочастотные, полосовые и режекторные фильтры. Наиболее распространены в ЭУ полосовые фильтры.

По принципу действия фильтры делятся на:

• электрические LC-фильтры, построенные из дискретных катушек индуктивности и конденсаторов. Иногда такие фильтры создают на распределенных LC-структурах, например, микрополосковые фильтры;

• активные RC-фильтры, состоящие из пассивной RC-цепи, усилителя и цепи обратной связи;

• электромеханические фильтры, построенные на принципе преобразования электромагнитных колебаний в механические;

• прочие фильтры, к которым можно отнести, например, фильтры на приборах с зарядовой связью (ПЗС), цифровые фильтры и др.

Наиболее распространенными были LC-фильтры, однако их роль в миниатюрных ЭУ существенно понизилась, уступив место активным и электромеханическим фильтрам.

Линией задержки (ЛЗ) называют четырехполюсник, осуществляющий задержку сигнала на заданное время без изменения его формы. ЛЗ находят применение в радиолокационной и радиоприемной аппаратуре и в вычислительной технике. Как и фильтры, различают линии задержки электромагнитные, построенные на LC-контурах или на микрополосках с распределенными параметрами, и электромеханические, основанные на распространении ультразвуковых волн в твердом теле. Кроме того, известны электронные схемы, формирующие импульс на выходе в момент прихода тактового импульса (например, Д-триггер).

Весь диапазон требуемых задержек сигналов (со временем задержки от 10до более 10с) делится условно на четыре интервала, в каждом из которых применяют ЛЗ преимущественно одного типа:

• наносекундный (10^-9-10^-7с) для электромагнитных ЛЗ с распределенными параметрами;

• микросекундный (10^-7-10^-4с) для электромагнитных ЛЗ с сосредоточенными параметрами;

• миллисекундный (10^-4 –10^-2с) для электромеханических ЛЗ;

• секундный (более 10^-2с) для тепловых ЛЗ и специальных электронно-лучевых трубок.

Идеальная ЛЗ характеризуется только временем задержки. АЧХ и ФЧХ такой ЛЗ линейны. Реальная ЛЗ определяется целой системой параметров.

Общие представления о резонаторах

Резонатор представляет собой колебательную систему способную накапливать энергию колебаний или волн той или иной физической природы при внешнем воздействии определенной частоты. Электромагнитные резонаторы поддерживают электрические или упругие колебания, возбуждаемые электромагнитным полем. Акустические резонаторы поддерживают упругие колебания, возбуждаемые механическими силами и т.д. Каждый резонатор характеризуется спектрами собственных и резонансных (вынужденных) частот колебаний, добротностью и другими параметрами. Для резонаторов, используемых совместно с электронными приборами, важным параметром является волновое сопротивление, которое характеризует эффективность взаимодействия носителей заряда с электромагнитным полем в резонаторе.

Резонаторы (например, пьезоэлектрические) служат в качестве частотозадающих элементов в генераторах опорных частот и в управляемых по частоте генераторах (миниатюрные кварцевые пьезоэлектрические резонаторы применяются в задающих генераторах микроэлектронных устройств); на основе таких резонаторов создаются различные селективные устройства (фильтры, частотные дискриминаторы и др.), а также сенсорные элементы измерительных преобразователей (датчиков давления, ускорения, температурных изменений и т.д.) с высокой чувствительностью и воспроизводимостью.