рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

RC - фильтры

RC - фильтры - раздел Электротехника, Теория электрической связи Пассивные Rc-Фильтры На Низких Частотах Lс Фильтры Оказываютс...

Пассивные RC-фильтры

На низких частотах LС фильтры оказываются неэффективными, т.к. имеют невысокую добротность - большие потери, но большие габариты и стоимость. В RC-фильтрах нет катушек индуктивности. Это дает новые возможности применения микроэлектроники в избирательных устройствах. На рис. 51 приведена схема пассивного RC-фильтра нижних частот и характеристика затухания.

 

Рис.51 Схема пассивного RC-фильтра нижних частот а); характеристика затухания б).

 

У фильтра верхних частот в последовательном плече включается емкость С, в параллельном - резистор R. Затухание ФВЧ на частоте ω = 0 бесконечно велико, с ростом частоты затухание увеличивается.

Из условия равенства R = 1 / ωгр · С, определяется ωгр = 1/ RС.

Полосовой фильтр содержит последовательно соединенные звенья ФНЧ (R1 C1) и ФВЧ (R2 C2). У такого фильтра большое затухание на частотах от 0 до ωгр1, от ωгр2 до ∞;небольшое затухание в полосе пропускания на частотах от ωгр1 до ωгр2.

Частота наименьшего затухания в полосе пропускания ω0 = 1 /

На практике широко используются активные RC-фильтры на базе операционных усилителей с использованием частотно-зависимой обратной связи.

 

Активные RC-фильтры (ARC-фильтры)

Активные фильтры содержат источник питания и активный элемент. На практике в качестве активных элементов ARC-фильтров используются операционные усилители - ОУ. Так называются усилители с большим коэффициентом усиления (К0 ≈ 104 ÷ 105) в широкой полосе частот, начиная с нулевой частоты. Входное сопротивление ОУ весьма велико (на практике десятки или сотни кОм), а выходное сопротивление достаточно мало (десятки Ом). ОУ почти всегда охвачен внешней глубокой отрицательной обратной связью, определяющей его результирующие характеристики. Выпускаются ОУ в виде интегральных микросхем и применяются:

- для выполнения математических операций (благодаря чему и получили свое название) – интегрирования, дифференцирования, логарифмирования;

- как преобразователь источника тока в источник напряжения;

- в качестве неинвертирующей схемы и как повторитель для "развязки" цепей, т.е. для того, чтобы исключить воздействие одной цепи на другую.

Рассмотрим вариант включения ОУ в неинвертирующем режиме. В схеме рис.52а входной ток близок к 0, что указывает на чрезвычайно большое входное сопротивление цепи. Коэффициент передачи такой цепи, как видно из эквивалентной схемы (рис.52б),

 

K=1+ R2/R1

 

 

Рис.52 а) ОУ в неинвертирующем режиме; б) Эквивалентная схема

 

Если сопротивление R1 разорвать, a R2 – закоротить, то получается схема (рис.53). Как следует из формулы, коэффициент передачи такой цепи равен 1, поскольку R1=∞, a R2=0. Следовательно, в цепи рис.53 ослабление равно 0, входное сопротивление весьма велико, выходное сопротивление – достаточно мало, фаза сигнала на выходе совпадает с фазой входного сигнала. Таким образом, цепь, собранная по схеме рис.53, представляет повторитель с весьма большим входным сопротивлением, т.е. четырехполюсник, который, будучи включенным между генератором и нагрузкой, позволяет работать генератору в режиме практически холостого хода.

Рис.53. Повторитель с весьма большим входным

сопротивлением

 

Повторитель используют для "развязки" цепей, т.е. для того, чтобы исключить воздействие одной цепи на другую. Например, если на выход RC-цепи (рис.51,а) подключить нагрузку с малым сопротивлением непосредственно к конденсатору, то нагрузка будет оказывать шунтирующее действие. Если же нагрузку подключить через повторитель, то напряжение на ней будет равно напряжению на конденсаторе, а шунтирующего действия конденсатор испытывать не будет, поскольку входное сопротивление повторителя весьма велико.

 

Цепь, представленная на рис.51а, имеет один накопитель энергии (емкость С) и является звеном первого порядка. Поскольку передаточная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) цепи , а ослабление , где (рис.51б), то данная цепь является фильтром нижних частот первого порядка. Очевидно, что при w£wгр ар£3 дБ, и поэтому полоса частот 0...wгр является полосой пропускания. Но для того, чтобы к данному звену подключить другие звенья, необходимо поставить развязывающую цепь в виде или повторителя или неинвертирующего усилителя. Таким образом, звено первого порядка реализуют цепью вида рис. 54.

Рис. 54

 

При R1<∞, a R2>0 (рис.55) передаточная амплитудно-частотная характеристика .

Рис.55

 

Звено первого порядка может быть получено и при инвертирующем включении ОУ (рис.56). Это так называемая схема интегратора на ОУ. Передаточная амплитудно-частотная характеристика в этом случае K=1/wRC.

 

Рис.56 Схема интегратора на ОУ

 

Для уменьшения ослабления в полосе пропускания и увеличения ослабления в полосе задерживания, а также для увеличения крутизны характеристики в области перехода используют звенья второго порядка, которые можно построить на одном операционном усилителе. На рис. 57 приведена одна из возможных схем фильтра нижних частот второго порядка, на рис. 58 – фильтра верхних частот, на рис. 59 – полосового фильтра.

Рис.57 Фильтр нижних частот второго порядка

 

Рис. 58 Фильтр верхних частот

 

Рис.59 Полосовой фильтр

 

Для получения фильтров более высоких порядков соединяют последовательно несколько звеньев первого и второго порядков.

К достоинствам активных фильтров можно отнести отсутствие катушек индуктивности, возможность усиления в полосе пропускания, возможность построения фильтров высоких порядков с малыми габаритами.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Теория электрической связи

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.. Санкт Петербургский государственный университет телекоммуникаций им проф.. Колледж телекоммуникаций..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: RC - фильтры

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Основные определения
Информация- совокупность сведений о различных событиях, явлениях или объектах природы. Информация – сведения неизвестные получателю. Сообщение -фо

Виды сигналов электросвязи
Простые и сложные сигналы: Простые – сигналы синусоидальной (или косинусоидальной) формы – гармонические. Все остальные сигналы являются сложными, т.к. содержат несколько г

Способы представления сигналов
Временные диаграммы (рис. 3, 4, 5, 6) Спектральные диаграммы (рис.2.3, 3.5, 3.6б) Математические модели Векторные диаграммы Мат

Многоканальные системы передачи
Для одновременной передачи по линии связи большего числа каналов следует разделить эти каналы либо по частоте, либо во времени. На рис.8 приведена структурная схема системы связи с частот

Модуляция и ДЕТЕКТИРОВАНИЕ
Модуляция- процесс изменения одного из параметров несущего колебания под управлением информационного первичного сигнала. Первичный сигнал (содержащий информацию) называется модулирующим. Он

Амплитудная модуляция
1. Математическая модель Пусть модулирующим сигналом является гармоническое колебание низкой частоты Ω: U(t)=UmusinΩt В качестве не

Однополосная амплитудная модуляция
Так как полезное сообщение содержится в обеих боковых полосах АМ сигнала, достаточно для передачи этого сообщения пропустить в виде электромагнитной волны только одну боковую полосу. В этом случае

Математическая модель частотно – модулированного (ЧМ) сигнала
Если модулирующим является гармонический сигнал u(t)=UmsinΩt, и он изменяет частоту несущего сигнала S(t)=Umsin(ωot + φ), то приращение частоты Δ

Спектральные диаграммы
  Спектр ЧМ сигнала значительно сложней спектра АМ сигнала. В математической модели ЧМ-сигнала Sчм(t)=Umsin(ωot - М cosΩt + ψ)

Ширина спектра ЧМ-сигнала
При индексе модуляции М < 0,5 амплитуды высших гармонических составляющих малы и ширину спектра можно принять Δω = 2Ω. При значениях 0,5 < М < 1 становится заметной вторая п

ГЕНЕРИРОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ.
Обобщенная структурная схема автогенератора. Автогенераторы (АГ) – это устройства, вырабатывающие колебания определенной величины, частоты и формы самостоятельно, т.е. без внешних в

Автогенераторы типа LC
Автогенератор LC с трансформаторной обратной связью Рис. 22 LC-генератор с трансформаторной обратной связью При включении питания в схеме рис. 22 начинаются

Автогенераторы типа RC с фазосдвигающими цепочками
Обобщенная структурная схема АГ показана на рис.20. В любом автогенераторе для получения на выходе гармонических колебаний определенной частоты требуется выполнение баланса фаз и баланса амплитуд

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ
Электрические фильтры – линейные четырехполюсники Электрические фильтры – четырехполюсники, предназначенные для изменения частотного состава сигнала. Они обладают в некоторой област

Как у всякого четырехполюсника, характеристическое сопротивление фильтра
. Через параметры конкретной схемы характеристическое сопротивление рассчитывается: - для Т – образной схемы,     - для П – образной схемы.

Фильтры верхних частот ФВЧ
Фильтры верхних частот должны пропустить в нагрузку высокие частоты, а низкие и постоянную составляющую пропускать не должны или должны значительно их ослаблять. Реактивные элементы здесь

Полосовые фильтры
У этих фильтров ослабление в диапазоне частот ωH... ωB - мало, а на остальных частотах велико (рис. 39). Полосовой фильтр можно представить как ФНЧ и ФВЧ, соед

Заграждающие фильтры
Как и полосовые, заграждающие фильтры относятся к категории избирательных (содержат колебательные контуры), но колебательные контуры поменялись местами (рис. 42). Рис. 42. С

Свойства нелинейных электрических цепей
Важнейшая особенность любой нелинейной цепи – для нее несправедлив принцип суперпозиции: отклик устройства на сумму воздействийнеравен сумме откликов на каждое воздействие в отдельности. В

Аппроксимация характеристик нелинейных элементов
Как правило, ВАХ нелинейных элементов (НЭ) получают экспериментально. Отображение графика ВАХ в математической форме, пригодной для расчетов называется аппроксимацией. Требуется подобрать такую апп

Методы анализа отклика нелинейных цепей
  Задачей анализа является определение токов и напряжений в этой цепи. Для определения формы и гармонических составляющих тока на выходе, если задана форма и гармонические составляющи

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги