fon1

RC - фильтры низких и высоких частот.

Как известно, фильтр нижних частот (ФНЧ) пропускает в нагрузку сигналы от постоянного тока до частоты среза (полоса пропускания) и ослабляет сигналы более высокой частоты (полоса затухания).
За частоту среза () принимают такую частоту, на которой кривая амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) фильтра снижается на 3 дБ (точнее в √2 раз). Этот уровень выбирают потому, что при таком изменении напряжения мощность сигнала уменьшается в 2 раза.
) однозвенного (1-го порядка) RC - фильтра (рис.1) равна:
fо=1/2πRC.
 RC filtr1 Его АЧХ очень полога (рис.2), в полосе затухания спад характеристики - всего 6 дБ на октаву (при изменении частоты в два раза) или 20 дБ на декаду (в десять раз).
Для увеличения крутизны спада можно применять в фильтре несколько RC - звеньев, включенных последовательно. Для того чтобы RC - цепочки не влияли одно на другое, их разделяют буферными повторителями напряжения, как показано на рис.3.
У двузвенного фильтра спад АЧХ будет равен приблизительно 12 дБ/окт, для трех - 18 дБ/окт, у четырех - 24 дБ/окт и т.д. В общем случае АЧХ многозвенного фильтра будет произведением АЧХ его звеньев (рис.4, где по вертикальной оси отложены значения нормированного коэффициента передачи), и уменьшится в α раз:

 RC filtr

где n - число RC звеньев.
На рис.4 показано уменьшение с увеличением числа RC звеньев фильтра.
Такой RC фильтр может быть легко выполнен на любых усилителях с любым коэффициентом усиления (больше и меньше единицы), даже с разным знаком усиления (т. е. с инвертированием или без него). Просто общий коэффициент передачи по напряжению Кu в полосе пропускания будет равен произведению коэффициентов всех звеньев.
Еще одно достоинство такого RC фильтра - очень "мягкая", без колебаний и выбросов, реакция на скачки уровня входного сигнала.

Если на RC - звеньях строят фильтр не НЧ, а ВЧ (рис.5), то (рис. 6) при добавлении каждой RC - цепочки будет не уменьшаться, а увеличиваться, но численное значение коэффициента остается прежним.
В таблице указаны значения α для фильтров с числом звеньев от 2 до 10.
 RC filtr2 Такое изменение ) необходимо учитывать при проектировании фильтра с несколькими ступенями и соответствующим числом разделительных конденсаторов. Если, например, число разделительных конденсаторов равно 10, а нижняя должна быть равна 20 Гц, то каждый фильтр НЧ, образованный конденсатором вместе с входным сопротивлением следующей за ним ступени, должен иметь величину примерно 5 Гц.
То же относится и к выбору корректирующих конденсаторов ОС, формирующих характеристику фильтра НЧ. Если таких конденсаторов несколько или имеются RC - цепи между узлами устройства, ограничивающие частотную полосу сверху, то каждой из них необходимо выбирать выше верхней рабочей частоты всего фильтра в целом.

А.Бражников

Радиомир 2001/05

<< Предыдущая Cледующая >>

Вверх

radionet