Фильтр нижних частот.

Для получения фильтра нижних частот индуктивность включают последовательно, а емкость параллельно. Рис. 35.

Рис. 35. Электрические схемы фильтров нижних частот.

а) Т-образный фильтр; б) П-образный фильтр.

На нижних частотах сопротивление катушки индуктивности мало, а через емкость ток практически не протекает. Поэтому колебания низких частот проходят через фильтр практически без ослабления.

На высоких частотах сопротивление катушки индуктивности увеличивается, а емкости - уменьшается. Емкость шунтирует цепь, уменьшая выходное напряжение. Поэтому колебания высоких частот ослабляются при прохождении через фильтр.

; , где f- частота генератора.

Границы полосы пропускания фильтра нижних частот:

От f =0, до , где f_cp - частота среза. Рис. 36.

Рис. 36. Амплитудно-частотная характеристика фильтра нижних частот.

Переход от полосы пропускания к полосе задерживания выражается более или менее резко в зависимости от резонансных свойств элементов LC. На частоте среза возможно образование выброса амплитудно-частотной характеристики, обусловленного резонансными свойствами контура образованного ёмкостью и индуктивностью фильтра. Величина выброса зависит от активного сопротивления катушки (контура).

При расчёте фильтра число звеньев фильтра определяется требуемым затуханием фильтра b_ф: n≥ b_{ф /} b, где b_ф – затухание всего фильтра; b – затухание одного звена.

Значения индуктивности и ёмкости определяются исходя из заданной частоты среза.

, отсюда ; ,

где Zc – сопротивление согласованной нагрузки равное волновому сопротивлению фильтра.

Пример расчета.

Генератор эдс имеет внутреннее сопротивление 25 кОм и питает фильтр нижних частот, нагруженный тоже сопротивлением 25 кОм. Необходима частота среза f_c2= 20кГц. На частоте f = 25кГц требуется получить уменьшение амплитуд в 10 раз (на 20 дБ). Выбрать число звеньев и элементы фильтра.

Решение.

Для .

По характеристике затухания фильтра находим дБ.

Значит,

звена.

Сопротивление 25 кОм должно быть характеристическим для согласования с генератором. Следовательно, элементы фильтра

Гн;

пФ.

Если взять П-звено, то на входе и на выходе должны быть конденсаторы пФ.