8

Содержание

• Введение……………………………………………………………………….. 2
• 1. Общие сведения о фильтрах верхних и нижних частот……………………. 3
• 2. Амплитудно-частотная характеристика……………………………………. 5
• Заключение………………………………………………………………………. 7
• Список использованных источников…………………………………………. 8

Введение

Целью данного реферата является систематизация, накопление и закрепление знаний о R,C-фильтрах верхних и нижних частот.

Для реализации данной цели необходимо решить следующие задачи:

- рассмотреть общие сведения о фильтрах верхних частот;

- изучить общие сведения о фильтрах нижних частот;

- охарактеризовать амплитудно-частотную характеристику фильтров верхних и нижних частот.

Цель и задачи реферата обусловили выбор его структуры.

Реферат состоит из введения, двух частей, заключения, списка использованной при написании работы литературы. Такое построение реферата отражает его организационную концепцию и логику отражаемого материала.

В первой части реферата рассматриваются и изучаются общие сведения о фильтрах верхних и нижних частот.

Во второй части реферата дана амплитудно-частотная характеристика фильтров верхних и нижних частот.

В заключении подведены основные итоги реферата.

Реферат дополнен иллюстрациями.

1. Общие сведения о фильтрах верхних и нижних частот

Фильтр -- это частотночувствительная схема, выходная амплитуда которой варьирует в зависимости от частоты на входе.

Фильтр нижних частот -- это такой фильтр, который пропускает частоты меньше некоторой определенной частоты отсечки (fco), но подавляет те частоты, которые больше частоты отсечки. Фильтр верхних частот -- это такой фильтр, который пропускает частоты, которые больше некоторой определенной частоты отсечки, но подавляет те частоты, которые меньше частоты отсечки. На рисунке 1 представлены выходные характеристики фильтра нижних частот и фильтра верхних частот.

Рис. 1. Выходные характеристики фильтра нижних частот и фильтра верхних частот

Фильтры нижних и верхних частот могут быть реализованы различными способами. Простейший фильтр -- это резистор и конденсатор, соединенные между собой, как показано на рисунке 2.

Рис. 2. Характеристики фильтров

Ключевой характеристикой фильтра нижних частот или фильтра верхних частот является его частота отсечки (fco). Как видно из рисунка 1, частота отсечки -- это такая частота, где выходное напряжение фильтра падает до 70,7% от его максимально возможного выходного напряжения.

В фильтре нижних частот выходное напряжение остается относительно постоянным по мере того, как возрастает входная частота. С приближением к частоте отсечки выходное напряжение начинает уменьшаться. Когда достигается частота отсечки, выходное напряжение понижается до 70,7% от его максимально возможного значения. Выходное напряжение продолжает убывать по мере возрастания частоты.

В фильтре верхних частот выходное напряжение имеет максимальное значение, когда входная частота с запасом превышает частоту отсечки. Когда входная частота постепенно уменьшается, выходное напряжение понижается по мере приближения к частоте отсечки. Когда достигается частота отсечки, выходное напряжение понижается до 70,7% рт его максимально возможного значения. Выходное напряжение продолжает убывать по мере дальнейшего уменьшения входной частоты.

В фильтре нижних частот сигналы с частотой ниже fco пропускаются без ослабления или лишь с незначительным ослаблением; сигналы с частотой выше fco быстро ослабляются. В фильтре верхних частот сигналы с частотой ниже fco значительно подавляются, тогда как сигналы с частотой выше fco, пропускаются с минимальным противодействием.

Частота отсечки простого резистивно-емкостного фильтра, подобного показанному на рисунке 2, вычисляется при помощи следующей формулы:

fco = 1/2*3.147RC

Пример:

Если R = 3,3 кОм и С = 0,15 мкф, частота отсечки равна:

fco = 1/6,28(3300)(0,15 х 10^-6)

fco= 322 Гц

2. Амплитудно-частотная характеристика

К частотным электрическим фильтрам различной аппаратуры предъявляются разные, порой противоречивые требования. В одной области частот, которая называется полосой пропускания, сигналы не должны ослабляться, а в другой, называемой полосой задерживания, ослабление сигналов не должно быть меньше определенного значения. Фильтр считают идеальным, если в полосе пропускания отсутствует ослабление сигналов и фазо-частотная характеристика линейна (нет искажения формы сигналов), а вне полосы пропускания сигналы на выходе фильтра отсутствуют.

Так как добиться идеального разделения полосы пропускания и полосы задерживания сигнала невозможно, говорят об области спада характеристики фильтра.

Активными RC-фильтрами называют схемы, обладающие способностью изменять спектр сигнала и построенные с применением только резисторов, конденсаторов и усилительных активных элементов, при этом индуктивности, широко используемые в обычных электрических RLC-фильтрах, имитируются с помощью активных RC-схем, моделирующих индуктивный тип проводимости.

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.

Как было указано выше, фильтр низких частот - это частотно-чувствительная схема, которая пропускает некоторый диапазон частот до определенной частоты .

Все другие частоты выше полосы пропускания значительно подавляются.

Основной характеристикой фильтров и, в частности, фильтров низких частот, является амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) или ЛАЧХ - логарифмическая амплитудно-частотная характеристика.

Наряду с ЛАЧХ или АЧХ фильтра почти всегда приходится исследовать его фазо-частотную характеристику, а во многих случаях - и переходную характеристику при импульсных воздействиях.

Типичная АЧХ фильтра низких частот изображена на рисунке 3.

Рисунок 3. АЧХ ФНЧ

Заключение

В заключении подведем основные итоги реферата.

Реферат был посвящен изучению R,C-фильтров нижних и верхних частот.

Целью данного реферата являлись систематизация, накопление и закрепление знаний о R,C-фильтрах верхних и нижних частот.

Для реализации данной цели были решены следующие задачи:

- рассмотрены общие сведения о фильтрах верхних частот;

- изучены общие сведения о фильтрах нижних частот;

- охарактеризована амплитудно-частотную характеристика фильтров верхних и нижних частот.

На основании изученного материала можно сделать следующие выводы.

Фильтр -- это частотночувствительная схема, выходная амплитуда которой варьирует в зависимости от частоты на входе.

Фильтр нижних частот -- это такой фильтр, который пропускает частоты меньше некоторой определенной частоты отсечки (fco), но подавляет те частоты, которые больше частоты отсечки.

Фильтр верхних частот -- это такой фильтр, который пропускает частоты, которые больше некоторой определенной частоты отсечки, но подавляет те частоты, которые меньше частоты отсечки.

Основной характеристикой фильтров и, в частности, фильтров низких частот, является амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) или ЛАЧХ - логарифмическая амплитудно-частотная характеристика.

Список использованных источников

1.  Аксенов А.И., Нефедов А.В. Резисторы. Конденсаторы. Справочное пособие. - М.: СОЛОН-Р, 2000. - 240 с.

2.  Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 320 с.

3.  Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Пер. с нем. Под ред. Алексенко А.Г. - М.: МИР, 1983. - 512 с.

4.  Щербаков В.И., Грездов Г.И. Электронные схемы на операционных усилителях. - К.: Техника, 1983. - 213 с.