Теоретические сведения.

Цель работы.

Изучить и закрепить на практике методики расчета и измерения параметров RC, RL и RLC пассивных фильтров. Получить опыт анализа пассивных цепей в частотной и временной области с помощью программы схемотехнического моделирования Micro-Cap.

Теоретические сведения.

Амплитудно – Частотная Характеристика (АЧХ) функция, показывающая зависимость модуля некоторой комплексной функции от частоты (Рис. 3.1 в данном случае коэффициента передачи фильтра от частоты). На графике АЧХ по оси абсцисс откладывается частота, а по оси ординат отношение амплитуд выходного и входного сигналов системы (коэффициент передачи системы). Обычно для частоты используется логарифмический масштаб, так как исследуемый диапазон частот может изменяться в достаточно широких пределах (от единиц до миллионов Гц или рад/с). В случае когда логарифмический масштаб используется и на оси ординат, АЧХ превращается в логарифмическую амплитудно-частотную характеристику (Рис. 3.2) ЛАЧХ получила широкое распространение в электротехнике, электронике в связи с простотой построения и наглядностью при исследовании различных систем.

Фазо – Частотная Характеристика (ФЧХ) функция, показывающая зависимость разности фаз между выходным и входным напряжением от частоты (Рис.3.2, нижний график).

1) 2) 3) 4)

Рисунок 3.1 – Примеры амплитудно – частотных характеристик фильтров: ФНЧ (1), ФВЧ(2), полосового (3), заграждающего (4).

  Рисунок 3.2 – Пример ЛАФЧХ фильтра низких частот.     Рисунок 3.2 – Пример ЛАФЧХ фильтра низких частот

Часто при анализе систем используется объединенный график ЛАЧХ и ЛФЧХ - логарифмическая амплитудно-фазовая частотная характеристика (ЛАФЧХ) пример приведен на рис. 3.2. В западной литературе используется название диаграмма Боде или график Боде.

Фильтрами называют, цепи выделяющие (пропускающие) сигналы определенных частотных диапазонов и подавляющие сигналы частотах, находящихся за приделами данных диапазонов. На рис. 3.3 изображены схемы простейших RC и RL фильтров ФНЧ (1,4) и ФВЧ (2,3).

Существуют фильтры: - фильтры нижних частот (ФНЧ); - фильтры верхних частот (ФВЧ); - полосно-пропускающие (ППФ); - полоспозаграждающие фильтры (ПЗФ). Последние разновидности называют также полосовыми и заграждающими фильтрами соответственно. (Заграждающие фильтры еще иногда называют режекторными.) На рис. 3.1 приведены примеры АЧХ перечисленных цепей.

Полоса пропускания (полоса прозрачности) область частот, присущих тем колебаниям, что пропускаются фильтром. Частоты, характеризующие колебания, которые фильтром подавляются, попадают в полосу подавления (заграждения). Для четкого выделения полосы пропускания используют понятие частот среза АЧХ.

Частотой среза, на которой модуль коэффициента передачи уменьшается в определенной пропорции по отношению к максимальному значению. Обычно за граничную принимают частоту, на которой модуль коэффициента передачи уменьшается в раз. В соответствии с тем, по какую сторону полосы пропускания проходит граничная частота, ее называют верхней или нижней граничной частотой среза. Частота среза, пассивного RC и RL фильтра вычисляется по формуле 3.1 и 3.2 соответственно.

	(3.1)
	(3.2)

Рисунок 3.3 Схемы электрические принципиальные RC и RL фильтров ФНЧ (1,4) и ФВЧ (2,3)

Дата добавления: 2015-11-26