Активные RC-фильтры высоких частот 2-го порядка

Лабораторная работа № 5

ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СХЕМ АКТИВНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛОВ ВЕРХНИХ ЧАСТОТ

Цель работы: практическое изучение работы схем активной фильтрации сигналов верхних частот.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Основные определения

В электрических, радиотехнических и телемеханических установках часто решается задача: из совокупного сигнала, занимающего широкую полосу частот, выделить один или несколько составляющих сигналов с более узкой полосой. Сигналы заданной полосы выделяют при помощи частотных электрических фильтров.

В зависимости от диапазона частот, относящихся к полосе пропускания, различают низкочастотные, высокочастотные, полосовые, полосно-подавляющие, избирательные (селективные) и заграждающие (режекторные) фильтры. Свойства линейных фильтров могут быть описаны передаточной функцией, которая равна отношению изображений по Лапласу выходного и входного сигналов фильтра.

Пассивные фильтры верхних частот

Схема простейшего фильтра верхних частот (ФВЧ) приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1 – RС-фильтр верхних частот

Пассивный ФВЧ имеет следующие характеристики:.

– комплексная передаточная характеристика фильтра:

,

– амплитудно-частотная характеристика фильтра:

,

– фазо-частотная характеристика фильтра:

,

– частота среза:

.

Пассивный ФВЧ обладает большим недостатком: его свойства зависят от нагрузки.

Активные RC-фильтры верхних частот 1-го порядка

Схема простейшего активного ФВЧ 1-го порядка приведена на рис. 1.2.

Рис. 1.2 – Схема ФВЧ 1-го порядка

Передаточная характеристика фильтра определяется интегрирующей цепью и имеет вид:

,

где = 1/RC – частота среза; – коэффициент передачи в полосе пропускания, p = j w – оператор Лапласа.

Фильтр называется фильтром первого порядка, так как многочлен знаменателя имеет первую степень аргумента p.

Активные RC-фильтры высоких частот 2-го порядка

С ростом порядка фильтра его фильтрующие свойства улучшаются.

На рис. 1.3 изображена схема ФВЧ Саллена-Кея 2-го порядка.

Рис. 1.3 – Схема ФВЧ Саллена-Кея 2-го порядка

В активных фильтрах Саллена-Кея используются неинвертирующий усилитель с глубокой частотно-зависимой ООС. Основу звена 2-го порядка составляет RC-фильтр из двух ячеек (R₁C₁) и (R₂С₂). Основные свойства: малое число пассивных элементов; отсутствие гальванической связи между входом и выходом; зависимость граничной частоты лишь от параметров пассивных элементов R1, R2, C1, С2; добротность полюсов Q, которая характеризует колебательные свойства передаточной функции фильтра, зависит как от значений R1, R2, С1, С2, так и от значения коэффициента передачи в полосе пропускания К. Используемые значения К ≤ 3-4.

Дата добавления: 2015-12-08