Задание
Для анализа
задан тип,
порядок
и структура пассивного частотного фильтра с определенными номиналами его
элементов и сопротивлений генератора ZQ и нагрузки ZS.
Состав работы:
1. Объясните
принцип работы частотных фильтров, области их применения.
2. Нарисуйте
заданную схему фильтра и обозначьте на ней номиналы элементов.
3. Рассчитайте
зависимость коэффициента передачи фильтра (в дБ) от частоты.
4. Постройте АЧХ
фильтра в диапазоне частот 10 Гц…100 кГц. Масштаб по оси частот –логарифмический.
5. По графику АЧХ
фильтра определите и укажите частоту среза, произведите расчет крутизны спада АЧХ в
полосе подавления и определите по нему порядок фильтра.
6. Определите
частоты,
на
которых исходный синусоидальный сигнал будет ослаблен фильтром в 100 и 1000 раз.
7. Рассчитайте и
постройте АЧХ при заданном изменении номиналов элементов фильтра - при заданном
увеличении или уменьшении емкости С или индуктивности L.
8. Сделайте вывод
по результатам расчетов,
опишите
влияние изменения номиналов элементов на характеристики фильтра.
Электрические фильтры – это
четырехполюсники, обладающие избирательными свойствами: они пропускают токи в
определённой полосе частот с небольшим ослаблением (полоса пропускания или
прозрачности), а токи с частотами вне этой полосы, - с большим ослаблением
(полоса затухания или задерживания). Электрические фильтры находят применение в
радиотехнике, выпрямительной технике и т.д.
Частотные ЭФ классифицируются по
различным признакам:
-
по характеру пропускаемых к приёмнику частот:
а) фильтры низких частот (ФНЧ) -
пропускают токи с частотами 0<w<w0;
б) высокочастотные фильтры (ФВЧ) –
пропускают токи с частотами w0<w<¥;
в) полоснопропускающие фильтры
(ППФ) - w1<w<w2, где w2>w1;
г) полоснозаграждающие фильтры
(ПЗФ) - 0<w<w1 и w2<w<¥;
-
в зависимости от схем соединения элементов различают типы фильтров:
а) Г-образный,
б) П-образный,
в) Т-образный,
г) мостовой;
-
в зависимости от используемых элементов:
а) реактивные (LC) фильтры,
б) безындукционные (RC) фильтры,
в) активные (использующие
операционные усилители (ОУ)) RC фильтры;
-
различают также фильтры типа К и М.
Для фильтров типа К характерно то, что
произведение комплексов соответствующего Г-образного звена продольного и
поперечного сопротивлений представляет собой число, не зависящее от частоты;
для фильтров типа М эта зависимость имеется.
Фильтрующие свойства четырехполюсников, содержащих
реактивные элементы, основаны на том, что индуктивность и ёмкость по-разному
оказывают сопротивление токам различных частот. Для частотных ЭФ различают два
диапазона (области) частот:
1) область пропускания (прозрачности):
коэффициент ослабления А=0. Если фильтр согласован с нагрузкой, то при этом U2 = U1 и I2 = I1;
2) область затухания: А¹0, U2 < U1 и I2 < I1.
Вар.
|
Тип фильтра
|
Порядок/
Структура
|
ZQ, Ом
|
ZS, Ом
|
L1, мГн
|
C1, нФ
|
L2, мГн
|
C2, нФ
|
Изменение
номиналов
|
21
|
ФНЧ
|
3/Т
|
75
|
75
|
15,9
|
5659
|
15,9
|
-
|
0,1∙L1
|