Активный фильтр верхних частот


Фильтр верхних частот (ФВЧ) – это схема, которая ослабляет все сигналы с частотой ниже определенной частоты среза wcp и пропускает все сигналы, частота которых выше этой частоты среза. ФВЧ выполняет функцию противоположную той, что осуществляет ФНЧ. На рис.1.а показан вид АЧХ ФВЧ.

Схема фильтра с наклоном АЧХ -20 дБ/дек представлена на рис.4.

Рис.4. Схема активного фильтра верхних частот

Резистор Rос включен для минимизации сдвига по постоянному току. Поскольку ОУ включен как повторитель напряжения, выходное напряжение Uвых равно падению напряжения на R и выражается в следующем виде:

 

. (5)

 

При приближении частоты w в уравнении (5) к 0 рад/с Uвых приближается 0 В. На высокой частоте, когда w стремится к бесконечности, Uвых=Eвх Так как приведенная схема не является идеальным фильтром, ее частотная характеристика не идеальна (рис.5)

 

Рис.5. Амплитудно-частотная характеристика активного ФВЧ

 

Амплитуда коэффициента усиления с обратной связью

при wRC=1 равна 0,707. Следовательно, частота среза равна

(6)

или

(7)

Причина, по которой (7) разрешено относительно R, а не относительно С, состоит в том, что обычно в ФВЧ выбирается величина С наряду с wср, а R вычисляется.

Расчет ФВЧ схемы рис.4 включает следующие этапы:

1. Выбор частоты среза wср или fср.

2. Выбор удобного значения С.

3. Вычисление значения R из уравнения (7).

4. Выбор Rос=R.

Пример расчета ФВЧ

Вычислить значение частоты среза wср и fср для схемы рис.4 если Rос=R=22 кОм и С =0,01 мкФ.

Решение. Из уравнения (6) имеем

;

.

 

Полосовой фильтр

Полосовой фильтр – это схема, рассчитанная на пропускание сигналов только в определенной полосе частот и подавление сигналов за пределами этой полосы. Частотная характеристика полосового фильтра представлена на рис.6. Фильтр такого типа дает на выходе максимальное напряжение Uмакс, т.е. имеет максимальное усиление по напряжению только на одной частоте, называемой резонансной частотой wр. Если частота отличается от резонансной, выходное напряжение уменьшается. Существует одна частота выше и одна – ниже wр, на которых коэффициент усиления по напряжению равен 0,707 kр. Эти частоты обозначаются соответственно как wв (верхняя частота среза) и wн (нижняя частота среза). Полоса частот между wв и wн называется полосой пропускания и равна

(8)

Рис. 6. Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра

 

Полосовые фильтры делятся на узкополосные и широкополосные. Узкополосным считается фильтр, полоса пропускания которого не превышает 0,1 резонансной частоты (В<0,1wр). В противном случае (при В>0,1wр) фильтр будет широкополосным. Отношение частоты резонанса к полосе пропускания называется коэффициентом добротности (добротностью) Q схемы:

(9)

или

(10)

У узкополосных фильтров Q >10, а у широкополосных Q <10.

 



Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 1710;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.008 сек.