Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






LC-фільтри






LC-фільтри підрозділяються на фільтри типа K та типа m. Перевагою фільтрів типа К є безперервне зростання згасання в смузі загородження та простота схеми.

Найбільш простими є Г-подібні півланки. Але для отримання більшого згасання та симетрії схеми застосовуються також Т-подібні та П-подібні ланки. Схеми та розрахункові формули для LC-фільтрів типа K наведені в таблиці 1. 1. Графік для розрахунку згасання в смузі загородження ланок фільтра наведен на рис. 1. 3.

Рисунок 1. 3 – Графік для розрахунку згасання в смузі загородження ланок фільтрів типа К

 

АЧХ і ФЧХ LC-фільтрів нижніх частот описуються виразами:

 

(1. 10)

(1. 11)

До недоліків LC-фільтрів типа K слід віднести малу крутизну частотної характеристики згасання та залежність хвильового опору фільтра від частоти. Ці недоліки можна усунути, якщо застосувати більш складні схеми LC-фільтрів – фільтри типа m. Частотна характеристика згасання в цих фільтрах має велику крутизну, згасання на певних частотах досягає великого значення, після чого зменшується. Ці частоти називаються частотами нескінченного згасання. Схеми та розрахункові формули для LC- фільтрів типа m наведені в таблиці 1. 2.

До недоліків LC-фільтрів взагалі треба віднести: їх нетехнологічність, необхідність екранування котушок, на низьких частотах розміри та маса котушок індуктивності стають значними.

 

1. 5 Вплив конструкції LC–фільтра на його електричні параметри

 

Конструкція LC–фільтра в значній мірі впливає на його електричні параметри.

При проектуванні LC–фільтрів конструктор повинен дотримуватися наступних правил:

- з`єднувальні провідники повинні бути по можливості коротші та приєднані до корпуса (екрана) в найближчій точці;

- котушки індуктивності повинні виконуватися на тороїдальних або броньових осердях та мати мінімальну власну ємність;

- для зменшення індуктивного зв`язку між котушками фільтра, працюючого в області високих частот (f > 10 кГц) їх необхідно розносити та розташовувати перпендикулярно одна відносно іншої;

- значне зменшення індуктивного та ємнісного зв`язків між елементами фільтра досягається використанням екранів.

 

1. 6 Пасивні RC-фільтри

 

Селективні властивості RC-фільтрів на відміну від фільтрів, що містять індуктивності, обумовлені тільки залежністю від частоти ємнісного опору конденсатора.

До переваг пасивних RC-фільтрів відносяться простота конструкції, низька вартість, нечутливість до магнітних полів, можливість побудови малогабаритних схем для самих низьких частот тільки за рахунок збільшення номіналів резисторів.

До недоліків пасивних RC-фільтрів слід віднести великі втрати енергії у резисторах. З цієї причини селективність RC-фільтрів гірша, ніж LC-фільтрів.

 


Таблиця 1. 1 – Схеми та розрахункові формули для LC-

 

Тип фільтра Схеми фільтрів
Г-подібна пів-ланка Т-подібна ланка П-подібна ланка
ФНЧ
ФВЧ
СПФ
СЗФ

 

 


фільтрів типа К

 

Характеристики згасання Розрахункові формули L, мГн; C, мкФ; RН, Ом; f, кГц. Х

 


Таблиця 1. 2 – Схеми та розрахункові формули для LC-фільтрів типа m

 

Тип філь-тра Схема фільтра Характеристика згасання Розрахункові формули
m L, мГн; C, мкФ; f, кГц; RH, Ом
ФНЧ
ФВЧ

 

 


Таблиця 1. 3 – Схеми та розрахункові формули для RC-фільтрів


Тип філь-тра Назва Схема АЧХ Розрахункові формули R, кОм; C, мкФ; f, Гц
ФНЧ однолан-ковий
ФВЧ однолан-ковий
СПФ Г-подібне RC-коло
СЗФ Т-подібний RC-міст

Тому на практиці пасивні RC-фільтри використовуються в ролі частотнозалежного елемента активного фільтра, складовою частиною якого є підсилювач, компенсуючий внесене RC-колом згасання.

Основними характеристиками RC-фільтра є його АЧХ та ФЧХ. Для фільтра нижніх частот вони описуються виразами:

, , дБ (1. 12)

, (1. 13)

де - частота зрізу ФНЧ.

Перехідна область між смугою пропускання та смугою загородження характеризується частотою зрізу f1, на який коефіцієнт передачі напруги RC-фільтра зменшується в рази (на –3 дБ) порівняно з максимальним значенням, та частотою f2, на якій коефіцієнт передачі RC-фільтра зменшується у певне число разів, наприклад у 10, порівняно з його значенням у смузі пропускання.

Селективність смуго–пропускаючого та смуго–загороджуючого RC-фільтрів характеризується добротністю:

 

(1. 14)

 

де f0 – частота, на якій коефіцієнт передачі напруги RC-фільтра досягає максимального або мінімального значення К0;

f1 і f2 – граничні частоти, на яких коефіцієнт передачі напруги зменшується в рази порівняно з максимальним значенням.

Схеми та розрахункові формули пасивних RC-фільтрів наведені в таблиці 1. 3.

1. 7 Активні RC-фільтри

 

На частотах нижче 100 кГц у LC-фільтрах потрібні великі індуктивності, які за своїми розмірами значно перевищують інтегральні мікросхеми.

Електромеханічні та п’єзоелектричні фільтри на цих частотах також виходять великими. Тому на частотах нижче 100 кГц широке застосування знаходять активні RC-фільтри, що представляють собою підсилювач охоплений частотнозалежним від`ємним зворотнім зв`язком.

У схемах активних RC-фільтрів широко використовуються операційні підсилювачі.

Схеми та розрахункові формули активних фільтрів Баттерворта (другого порядку) наведені в таблиці 1. 4.

Перевагами активних RC-фільтрів є:

- здатність підсилювати сигнал, що лежить в смузі пропускання;

- малі маса та габарити, які слабо залежать від смуги пропускання, що особливо важливо при розробці пристроїв, працюючих у низькочастотній області;

- простота каскадного з`єднання при побудові фільтрів високих порядків.

 

До недоліків активних RC-фільтрів слід віднести:

- неможливість використання у силових колах, наприклад, у ролі фільтрів випрямлячів джерел живлення РЕА;

- потреба у джерелі живлення для підсилювача;

- обмежений частотний діапазон, що визначається частотними властивостями підсилювачів, які використовуються.

 

 


Таблиця 1. 4 – Схеми та розрахункові формули для фільтрів Баттерворта

 

Тип фільтра Схема Розрахункові формули R, кОм; С, мкФ; f, Гц
ФНЧ R1=R2=R вибираємо підходящий номінал в діапазоні (10-100) кОм, ROC=2R, ω З =2π fЗ, C1≈ 0, 707/ ω З R, C2=2C1
ФВЧ С12=С вибираємо підходящий номінал, ROC=R1, R1= R2=0, 5R1
СПФ С12=С вибираємо підходящий номінал, R2=2Q/ ω З С, R1=R2/2K0, ROC=R2/(4Q2-2K0)
СЗФ С12=С вибираємо підходящий номінал, R2=2Q/ ω З С, R1=R2/4Q2, Ra=(1-2) кОм, Rb=2Q2Ra

 


2 ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

 

2. 1 Користуючись рекомендованою літературою та даними методичними вказівками, вивчити принцип побудови, конструкції та основні параметри і характеристики фільтрів.

2. 2 Відповісти на контрольні запитання

2. 3 Розрахувати параметри елементів LC-фільтра типа k нижніх та верхніх частот, використовуючи формули наведені у табл. 1. 1. Вихідними даними для розрахунку є гранична частота fП (частота зрізу) та опір навантаження RН. Результати розрахунку занести до табл. 2. 1.

 

Таблиця 2. 1 – Результати розрахунків параметрів елементів LC-фільтра

 

№ варіан-ту ФНЧ ФВЧ
fП, Гц RН, Ом L, мГн C, мкФ fП, кГц RН, Ом L, мГн C, мкФ
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 

 

 

2. 4 Розрахувати частоту зрізу f1 RC-фільтра нижніх частот параметри елементів якого наведені на рис. 3. 5. Результати розрахунку занести до табл. 2. 2.

 

Таблиця 2. 2 – Результати розрахунків та моделювання схем фільтрів

LC-фільтр НЧ LC-фільтр ВЧ RC-фільтр НЧ
Fп розрах., Гц fп модел., Гц fп розрах., кГц fп модел., кГц fп розрах., Гц fп модел., Гц
           

 

2. 5 Використовуючи вирази (1. 12), (1. 13) розрахувати АЧХ та ФЧХ пасивного RC-фільтра нижніх частот, параметри елементів якого вказані на рис. 3. 5. Результати розрахунків занести до табл. 2. 3.

 

Таблиця 2. 3 – Результати розрахунків та моделювання АЧХ та ФЧХ RC-фільтрів нижніх частот.

 

f, Гц              
Крозрах, дБ              
Кмодел, дБ              
φ розрах              
φ модел              

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.