45. Активные фильтры. Особенности, принципиальные электрические схемы фильтров нижних и верхних частот. Понятие о расчете параметров фильтров

Фильтры, построенные на реактивных элементах L и C, имеют недостатки — большие габариты, вес и потери, поэтому разработаны электронные аналоги LC-фильтров, построенные на основе ОУ и элементов RC, т. е. безиндуктивные фильтры. Порядок фильтра определяется числом реактивных элементов. Основой ARC-фильтров является звено второго порядка. Для построения фильтров высших порядков используют каскадное соединение звеньев второго и первого порядка. В качестве звена первого порядка используют обычную пассивную RC-цепь. Звено второго порядка — НЧ ARC-фильтра:

ФНЧ

Токи частоты и токи НЧ легко проходят на вход ОУ через R₁ и R₂. Токи ВЧ замыкаются через C₂ и возвращаются с выхода снова на вход ОУ через цепь ОС, не проходя в нагрузку.

Звено второго порядка ВЧ ARC-фильтра

ФВЧ

Токи частоты и токи ВЧ легко проходят на вход ОУ через конденсаторы C₁ и C₂. Токи НЧ плохо проходят через C₁ и C₂, замыкаются через R₂ и возвращаются с выхода ОУ снова на вход через цепь ОС, не попадая в нагрузку. Изобразим ARC-фильтр ВЧ четвёртого порядка путём соединения двух звеньев второго порядка.

Расчёт ARC-фильтров — задача трудоёмкая и производится с помощью специальных таблиц фильтров Баттерворта для активных фильтров.

46. Активные фильтры. Особенности, принципиальные электрические схемы полосовых фильтров. Линии задержки

Полосовые ARC-фильтры получаются путём сочетания фильтров НЧ и ВЧ.

Эти уравнения не пропускают в нагрузку НЧ и ВЧ токи, а токи средних частот пройдут, т. к. на этих частотах сопротивления конденсаторов соизмеримо с сопротивлением резисторов.

Линии задержки

Построим векторную диаграмму

Из диаграммы видно, что отстаёт по фазе от .

Начертим эти напряжения на временной диаграмме:

Из графика видно, что максимум u_вых наступает через некоторое время после максимума u_вх. Это время задержки t_з.

Вывод: реактивные элементы позволяют получить амплитуду напряжения на выходе через некоторое время после максимального напряжения на входе. В радиолокационных, радионавигационных и других радиотехнических устройствах часто необходимо задержать сигнал во времени без существенного изменения его формы. Это можно сделать с помощью многозвенного LC фильтра (до 80 элементов). Такая цепь называется искусственная линия задержки (ЛЗ).

Благодаря влиянию реактивных элементов амплитуда напряжения на выходе линии достигает максимума через некоторое время после воздействия напряжения на её входе.

Время задержки рассчитывается по формуле:

, где

n — число Г-образных звеньев фильтр ФЧХ таких фильтров должна быть линейной, и оказывается, что линейный участок будет лежать в пределах от 0 до , поэтому в том диапазоне все спектральные составляющие будут задерживаться на одинаковое время, значит форма u_вых не будет искажаться. Поэтому в ЛЗ частота среза должна быть, по крайней мере, в два раза большая максимума частоты спектра сигнала. В рассматриваемых линиях обычно t_з от 15 до 20 мкс.

47. Синтез электрических цепей. Задача синтеза электрических цепей. Неоднозначность решения задач синтеза и проблема выбора решения. Методы синтеза пассивного двухполюсника

¹

1Печать выполнил Байков Дмитрий, ПО-811, 2010 г.

90