Реферат - Електричні фільтри - скачати безкоштовно
Химия

Реферат — Електричні фільтри — скачати безкоштовно


Реферат - Електричні фільтри - скачати безкоштовно

Завантажити реферат: Електричні фільтри

Електричні фільтри

Електричними частотними фільтрами називаються чотириполюсники, ослаблення яких у деякій смузі частот мало, а інший смузі частот — велике. Діапазон частот, у якому ослаблення мало, називається смугою пропускання, а діапазон частот, у якому ослаблення велике — смугою затримування. Між цими шпальтами часто вводять смугу переходу.

Реферат - Електричні фільтри - скачати безкоштовно Фільтри можуть бути пасивними, що складаються з індуктивностей та ємностей (пасивні LC-фільтри), пасивними, що складаються з опорів та ємностей (пасивні RC-фільтри), активними (ARC-фільтри), кварцовими, магнітстрикційними, з перемикаючими конденсаторами, цифровими. ЕОМ) та деякими іншими. Фільтри LC мають широке поширення, але зараз інтенсивно витісняються ARC-фільтрами. Надзвичайно перспективними є фільтри з перемикаючими конденсаторами (AC-фільтри). Кварцові фільтри забезпечують дуже великі добротності (до десятків тисяч) на високих частотах, а магнітострикційні на низьких.

Фільтри з характеристиками Баттерворта, Чебишева, Золотарьова

При синтезуванні фільтрів широкого поширення набули фільтри з характеристиками, названими іменами великих учених, чиї праці використовувалися розробки даних фільтрів — Баттерворта, Чебышева, Золотарьова (С.Баттерворт — інженер-електрик, досліджував фільтри у 30-х роках минулого (ХХ) століття, П. Л. Чебишев (1821-1894) та Є. І. Золотарьов (1847-1878) — великі математики, академіки Петербурзької академії наук).

Фільтрами з характеристиками Баттерворта називають фільтри, у яких ФНЧ при нульовій частоті ослаблення = 0, у смузі пропускання воно монотонно збільшується, на граничній частоті досягає 3 дБ, а потім у смузі затримки поступово зростає. Чим більше ланок має фільтр, т. е. що вище його порядок, тим крутіше йде характеристика смузі затримки і тим менше ослаблення смузі пропускання. При цьому слід на увазі, що елементи фільтра вважають чисто реактивними. За наявності втрат характеристики спотворюються та відрізняються від аналізованих.

Фільтрами Чебишева називають фільтри, у яких характеристика ослаблення в смузі пропускання має коливальний характер з амплітудою, що не перевищує 3 дБ, а в смузі затримки — монотонно зростаючою, з крутістю, більшою, ніж у фільтра Баттерворт такого ж порядку. Чим більше амплітуда ослаблення в смузі пропускання, тим крутіше йде характеристика в смузі затримування і навпаки, чим менше амплітуда коливання в смузі пропускання, тим менша крутість характеристики в смузі затримування.

Характеристика фільтра Золотарьова має у смузі пропускання коливальний характер, а смузі затримування — немонотонний, з характерними сплесками.

Кварцові фільтри

У реальних умовах добротності котушок складають десятки, іноді сотні, але для отримання необхідних харктеристик у ряді випадків необхідні добротності значно більші, насамперед у смугових фільтрах з вузькою смугою пропускання. Для таких цілей використовують кварцові фільтри.

Кварцові фільтри працюють за наступним принципом: у пластинці, вирізаної з природного матеріалу — кварцу, виявляються прямий і зворотний п’єзоелектричний ефекти, що полягають у тому, що при стисканні та розтягуванні пластинки, на одній її поверхні з’являється позитивний заряд, а на іншій — негативний . Якщо ж покрити дві грані пластинки металом і прикласти до них змінну напругу, то пластинка стискатиметься і розтягуватиметься, тобто виходять механічні коливання. Це називається зворотним п’єзоелектричним ефектом. Як будь-яка коливальна система, кварцова платівка має власну частоту коливань, що залежить від її геометричних розмірів. Власна частота кварцової пластинки при товщині 1 мм становить одиниці мегагерц.

Реферат - Електричні фільтри - скачати безкоштовно

Магнітострикційні фільтри

Коливальні системи можуть бути як електричними, і механічними. Наприклад, камертон, натягнута струна тощо пристрої є типово коливальними системами. За принципом використання коливальних властивостей подібних деталей розроблені й у техніці зв’язку електромеханічні фільтри, добротності яких дуже високі — близько одиниць тисяч. Принцип дії цих фільтрів ось у чому. Виявилося, що деякі матеріали, наприклад нікель, ферит та інші, мають властивості змінювати свою довжину при зміні магнітного поля, в якому вони знаходяться. Подібний ефект називають магнітострикційним. Він використовується в електромеханічних магнітострикційних фільтрах, що складаються з жорстко закріпленого нікелевого або феритового стрижня довжиною кілька сантиметрів. На стрижні знаходиться котушка з індуктивністю близько десятка мікрогенрі та постійний магніт. При протіканні по котушці змінного струму магнітне поле змінюється, що призводить до зміни довжини стрижнів та їх резонансних частот.

Подібні фільтри називають також магнітострикційними резонаторами. У таких фільтрах W2/W3 = 1,01 — 1,10, що відповідає добротностям 2000 … 4000 і в багато разів перевищує добротності, які можна отримати в LC-фільтрах.

Реферат - Електричні фільтри - скачати безкоштовно

Лінії затримки

У будь-якому ланцюгу, що містить накопичувачі енергії, максимальні значення миттєвих вихідних напруг зсунуті за часом щодо аналогічних максимальних вхідних напруг. Наприклад у наведеній нижче схемі вихідна напруга відстає по фазі від вхідного, через що між цими напругами утворюється зсув у часі. Такий час затримки називають груповим.

Реферат - Електричні фільтри - скачати безкоштовно

Слід зазначити, що з підвищенням частоти час затримки скорочується, оскільки ємність є частотозалежним елементом.

Активні фільтри

Фільтри класу ARC називають активними. На практиці найбільшого поширення набули фільтри, у яких як активні елементи використовуються операційні підсилювачі.
Реферат - Електричні фільтри - скачати безкоштовно

Ланцюги з перемикаючими конденсаторами.

Сучасна мікроелектроніка дозволяє виготовляти на одному кристалі і за один технологічний цикл електронні пристрої, що містять велику кількість елементів — резисторів, конденсаторів, транзисторів, ОУ і т. д. займаний конденсатором, причому зі збільшенням опору резистора збільшуються його розміри. Таким чином виявилася надзвичайно перспективною ідея — замінити резистори деякою, нехай навіть багатоелементною схемою, але не містить резистивних елементів.

Така заміна дуже істотна також і тому, що зменшення кількості резисторів знижує споживану потужність та виділення тепла у мікросхемі.

Розглянемо таку заміну на схемах 1 та 2.

Реферат - Електричні фільтри - скачати безкоштовно

Нехай є схема 1, якщо U1 > U2, то ланцюгом потече струм від точки а до точки в. Замінимо тепер схему 1 схемою 2. перемикач До деякий момент переведемо з положення 2 в положення 1. Оскільки напруга на конденсаторі відмінно від напруги U1, конденсатор буде заряджатися і в галузі першого джерела потече струм, так само, як він протікав у схемі 1. Після перемикання ключа в положення 2, конденсатор буде розряджатися і в провіднику виявиться струм. Ці перемикання виробляють із досить великою частотою, яку називають тактовою. Як перемикач використовують спеціальний електронний пристрій, що не містить резисторів.

Цифрові фільтри.

Цифрові фільтри (еквалайзери) набули широкого поширення завдяки інтенсивному розвитку ЕОМ.

Можливості таких еквалайзерів практично необмежені (залежить від складності програми). При обробці цифровим еквалайзером можна встановити добротність до 10000,

Коефіцієнт посилення на певній частоті може досягати 50 дБ, а ослаблення — до негативної нескінченності (повного придушення частоти), чого ніколи не вдасться отримати на аналогових фільтрах! Цифрові еквалайзери не дають фазових зрушень частот, хоча якщо це треба симітувати, то подібне не проблема. Цифрові еквалайзери ніколи не додадуть шуму в сигнал, тому що обробляється оцифрований сигнал і якість цієї обробки залежить від складності алгоритму, частоти дискретизації та бітності.

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *