Как и полосовые, заграждающие фильтры относятся к категории избирательных (содержат колебательные контуры), но колебательные контуры поменялись местами (рис. 42).
Рис. 42. Схема пассивного режекторного LC-фильтра
На характеристике ослабления в диапазоне ωH... ωB наблюдается большое ослабление (рис. 43).
Рис. 43 Характеристика ослабления заграждающего фильтра
Зависимость характеристического сопротивления ZC от частоты представлена на рис. 44:
Рис. 44 Зависимость характеристического сопротивления от частоты
Фильтры типа «к» и типа «m»
Все рассмотренные выше фильтры имеют общее свойство: элементы последовательного и параллельного плеч являются чисто реактивными и имеют противоположный характер. Поэтому произведение сопротивления продольного плеча на поперечное есть вещественная величина, не зависящая от частоты. Такие фильтры называют фильтрами типа "к".
у ФНЧ
Параметр - характеристическое сопротивление фильтра.
Фильтры типа "к" имеют общие недостатки: значительная зависимость характеристического сопротивления от частоты, мала крутизна характеристики ослабления.
Эти недостатки можно значительно снизить, используя последовательно или параллельно производные звенья - к звену "к" нужно добавить или одну емкость или одну индуктивность (рис. 45).
Рис. 45. Построение "Г"- образных звеньев ФНЧ типа «m»
Частота среза остается той же, а в плече, где добавлен второй реактивный элемент, имеет место резонанс, при котором затухание фильтра резко возрастает.
Из обозначений видно, что у элементов, имевшихся в звене "к" ставится множитель "m", а у добавленных - множитель .
Параметр "m" имеет диапазон значений .
Рис. 46.Зависимость характеристического сопротивления звена фильтра типа «m» от частоты
Рис.47 Характеристика затухания фильтров типа «m» при различных значениях коэффициента m
У звеньев с характеристическое сопротивление в диапазоне частот остается практически постоянным (рис.46), и частота бесконечного ослабления составляет , поэтому кривая характеристики ослабления идет значительно круче, чем при
m = 1.
Недостаток фильтров типа "m" - спад ослабления в глубине полосы задерживания.
Фильтры с характеристиками Баттерворта, Чебышева, Золотарева
Различают два способа исследования цепей – анализ и синтез. Анализ позволяет определить различные характеристики заданной цепи (например: входные, коэффициент передачи и др.). Синтез ставит своей задачей найти схему и параметры всех ее элементов, для получения некоторой заданной характеристики.
Фильтры, у которых при нулевой частоте ослабление равно нулю, а в полосе пропускания монотонно растет (для ФНЧ), называются фильтрами с характеристиками Баттерворта (Баттерворт - инженер-электрик, исследовавший фильтры в 30 годах 20 века).
Чем больше число звеньев "n", тем круче характеристика в области задерживания (рис. 48).
Рис. 48. Зависимость затухания от частоты фильтров Баттерворта
Фильтры, названные именем Чебышева имеют в полосе прозрачности колебательный характер затухания с амплитудой не более 3 дБ, а в полосе задерживания крутизна характеристики возрастает быстрее, чем у Баттерворта.
Крутизна характеристики растет с увеличением числа звеньев фильтра и увеличением амплитуды колебания в области прозрачности (рис. 49).
Рис. 49.Зависимость затухания от частоты фильтров Чебышева
Схемы фильтров Баттерворта и Чебышева схожи со схемами фильтров типа «К». Число реактивных элементов в схеме - порядок фильтра – определяется в зависимости от требований к характеристике. При расчете параметров элементов фильтров приходится пользоваться весьма сложными формулами. Практически, в специальных справочниках – каталогах по расчету помещены таблицы, представляющие полный расчет всех элементов фильтров.
Характеристика ослабления фильтра Золотарева имеет в полосе пропускания колебательный характер, а в полосе задержания не монотонный, а с характерными выплесками частоты бесконечного ослабления ω∞ (рис. 50).
Фильтры Золотарева имеют схемы, схожие с фильтрами типа «m». Расчет этих фильтров также выполняется с помощью таблиц.
В процессе расчета предполагается, что фильтры не обладают потерями. В реальности это не так, и наличие потерь приводит к тому, что рассчитанные ослабления будут отличаться от реальных.
Для уменьшения влияния потерь нужно использовать катушки и конденсаторы с возможно большими добротностями (меньшими потерями).
Рис. 50. Зависимость затухания от частоты фильтров Золотарева