3. Классификация фильтров по полосе пропускания.
Основное
назначение электрического фильтра –
выделять и пропускать требуемый сигнал
из смеси полезного и нежелательных
сигналов.
. (1)
Выражение
(1) показывает, что значение выходного
сигнала
представляет собой произведение величины
входного
на
частотную характеристику фильтра
.
Это означает, что если АЧХ фильтра
равна
нулю (или приблизительно равна нулю),
то для определенного диапазона частот
между
и
, то выходной сигнал будет иметь нулевую
величину (или приблизительно нулевую)
при частоте входного сигнала в полосе
частот
.
При этом диапазон частот
называется полосой задерживания фильтра.
Аналогично, если АЧХ
больше или равна определённому, близкому
к единице числу в диапазоне частот
,
то выходной сигнал является усиленным
или в худшем случае слегка ослабленным
аналогом входного сигнала.
Определим переходную полосу как диапазон частот между полосой пропускания и полосой задерживания. Требования к АЧХ фильтра могут включать параметры полосы пропускания, полосы задерживания и переходной полосы.
Можно выделить основные типы фильтров:
1.
Фильтр
нижних частот
– фильтр с полосой пропускания от 0 до
некоторой частоты
и
полосой задерживания от некоторой
частоты
,
где
.
Рис.
8.1 – АЧХ фильтра низких частот
2.
Фильтр
верхних частот
– фильтр с полосой пропускания от
некоторой частоты
до бесконечности и полосой задерживания
от 0 до
,
где
.
Рис.
8.2 – АЧХ фильтра высоких частот
3.
Полосовой
фильтр
– фильтр с полосой пропускания от
некоторой частоты
до другой частоты
и полосами задерживания от 0 до
и от
до ∞,
где
.
Рис.
8.3 – АЧХ полосового фильтра
4.
Заграждающий
фильтр
– фильтр с полосами пропускания от 0 до
и
до ∞
и полосой задерживания от
.
Рис.
8.4 – АЧХ заграждающего фильтра
5. Всепропускающий фильтр – фильтр с единичной передачей для всех частот (то есть с полосой пропускания от 0 до ∞). Этот тип фильтра в основном используется для обеспечения фазовой коррекции и фазового сдвига.
Рис.
8.5 – АЧХ всепропускающего фильтра
15 Билет
1. Линейные цепи постоянного тока. Основные определения.
Электрическая цепь – совокупность электротехнических устройств, состоящих из соответствующим образом соединённых источников и приёмников энергии, предназначенных для генерации, передачи, распределения и преобразования электрической энергии и/или информации.
Элементы цепи – отдельные объекты, выполняющие строго определённые функции. Основные элементы цепи – источники электрической энергии (ЭЭ) (генераторы – устройства производства ЭЭ), и приёмники (устройства, потребляющие ЭЭ). У каждого элемента цепи существует определённое количество контактов или полюсов. При этом различают:двухполюсные элементы (источники энергии, за исключением многофазных и управляемых; резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы);многополюсные элементы (триоды, трансформаторы, усилители).
Кроме того, все элементы делятся на:активные – содержащие источник ЭЭ;пассивные – в которых ЭЭ рассеивается (резистор) либо накапливается (конденсатор или катушка индуктивности).
Основными характеристиками элементов являются следующие:вольт-амперные (для резисторов - R);вебер-амперные (для катушки - L);кулон-вольтные (для конденсаторов - С);описываемые дифференциальными и (или) алгебраическими уравнениями.
Коэффициенты, связывающие переменные, их интегралы и производные в этих уравнениях, называются параметрами элементов.
Мгновенные
значения напряжения или тока
– это их значения в любой заданный
момент времени, они являются функциями
времени и обозначаются строчными
буквами: u(t),
i(t),
e(t).
Мгновенное
значение тока
– равно скорости изменения заряда:
.При
этом за положительное направление тока
принимают движение положительных
зарядов (от «+» к «-»).
Мгновенное
значение напряжения
– есть значение электрической энергии
(dW),
затраченной на перемещение единицы
электрического заряда:
.При
этом за положительное направление
напряжения принимают направление,
совпадающее с током.
С
другой стороны, напряжение
можно определить как разность потенциалов
двух точек:
При
этом потенциалом
данной точки называется отношение
потенциальной энергии заряда к величине
этого заряда:
.
Напряжение участка цепи, по которому
протекает электрический ток, называют
падением
напряжения.
Мгновенное
значение электрической энергии,
измеряемое
в Дж (тепловая), Вт.с, В.А.с. (электрическая),
э.В (атомная-ядерная), определяется (с
учетом (1) и (2): dW
= Udq):
.Тогда
мгновенная
электрическая мощность
определится как скорость изменения
мгновенной электрической энергии (Дж/с,
Вт, ВА):
Поскольку мгновенные значения тока и напряжения могут быть как положительными, так и отрицательными, то и мгновенная мощность также может быть положительной, что означает увеличение или потребление ЭЭ цепью, и отрицательной, что означает убывание или отдачу ЭЭ из цепи.
Изучение свойств цепей осуществляется методами анализа, т.е. определением реакции или отклика цепи с известной структурой и параметрами на заранее заданные воздействия Реализация известных ЭЦ с заданными свойствами осуществляется методами синтеза, т.е. определением структуры или топологии цепи при известных входных и выходных сигналах и/или заданной функциональной зависимости между ними. При этом задачи синтеза сложнее задач анализа, поскольку их решение не однозначно, т.е. заданные свойства цепи могут быть реализованы различными структурами с различными характеристиками.