Активные фильтры на основе операционного усилителя.

В электрических, телекоммуникационных и телеметрических системах и устройствах, работающих на принципах частотного разделения сигналов, часто решается задача: из смеси сигналов, занимающих в совокупности широкую полосу частот, выделить те или иные узкополосные составляющие или их определенные комбинации. Сигналы заданной частоты или заданной полосы частот выделяют при помощи частотных электрических фильтров. Фильтр – это электрическая цепь, рассчитанная на пропускание сигналов в определенной полосе частот и подавление сигналов вне этой полосы. Электрические фильтры подразделяются на пассивные и активные. Пассивные фильтры конструируются из пассивных элементов: катушек индуктивности, конденсаторов и сопротивлений. Активные фильтры содержат, кроме резисторов и конденсаторов, операционные усилители. К достоинст-вам активных фильтров следует отнести: – способность усиливать сигнал, лежащий в полосе их пропускания; – в них используются только сопротивления и конденсаторы, т. е. компоненты,

свойства которых ближе к идеальным, чем свойства катушек индуктивности;

– относительная дешевизна;

– легкость настройки;

– малые масса и объем, которые слабо зависят от полосы пропускания;

– простота каскадного включения при построении фильтров высоких порядков.

Вместе с тем данному классу устройств свойственны следующие недос-

татки, которые ограничивают их область применения:

– невозможность использования в силовых цепях, например в качестве

фильтров выпрямителей;

– необходимость источника, предназначенного для питания усилителя;

– ограниченный частотный диапазон, определяемый собственными час-

тотными свойствами используемых усилителей.

Несмотря на перечисленные недостатки, активные фильтры находят широкое

практическое применение для усиления или ослабления определенных частот в

генераторах, линиях связи и прочих устройствах автоматики, телемеханики и связи.

По взаимному расположению полос пропускания и задерживания разли-

чают фильтры нижних частот (ФНЧ), имеющие полосу пропускания ниже

заданной частоты среза; фильтры верхних частот (ФВЧ) с полосой пропус-

кания выше заданной частоты среза; полосовые фильтры (ПФ) с полосой

пропускания, расположенной между двумя частотами среза; режекторные

фильтры (РФ) характеризуются полосой задержания, ограниченной двумя

частотами среза и примыкающим к ней полосами пропускания. На рисунке

30 представлены АЧХ идеальных частотных фильтров.

Рисунок 30 – АЧХ идеальных частотных фильтров:

а – ФНЧ; б – ФВЧ; г – ПФ; д – РФ

Основным параметром фильтра является его полоса пропускания, опре-

деляемая (как и усилителей) по уровню падения коэффициента усиления

на 3 дБ от максимального.

Дата добавления: 2015-07-15