Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Связь Активные фильтры.
просмотров - 1790

ARC-филътры (активные RC-фильтры) - ϶ᴛᴏ фильтры, использующие для фор­мирования частотной характеристики заданного вида как пассивные (в основ­ном R и С), так и активные (усилительные) элементы.

Применение усилительных элементов выгодно отличает активные фильтры от фильтров на пассивных элементах.

К преимуществам активных фильтров в пер­вую очередь следует отнести:

способность усиливать сигнал, лежащий в полосœе их пропускания;

возможность отказаться от применения таких нетехнологичных элементов, как индуктивности, использование которых несовместимо с методами интеграль­ной технологии;

легкость настройки;

малые масса и объем, которые слабо зависят от полосы пропускания, что осо­бенно важно при разработке устройств, работающих в низкочастотной области;

простота каскадного включения при построении фильтров высоких порядков.

В аппаратуре связи применяют ARС-фильтры различных порядков. На каждый порядок фильтра в реальной схеме ARC-фильтра обычно прихо­дится один конденсатор.

Широко применяются ARС-фильтры на основе источника напряжения, управ­ляемого напряжением.

Особенно часто строят активные фильтры на ОУ. Активные фильтры (АФ) имеют не­сомненные преимущества перед пассивными в диапазоне f< 10 кГц, в котором катушки индуктивности дорогостоящи, громоздки, имеют большие потери, т. е. низкую добротность, и плохую стабильность. Напротив, в указанном диапазоне частот ОУ практически безиннер­ционны и могут обеспечить высокую стабильность работы АФ.

При построении на основе АФ фильтров нижних частот (ФНЧ), фильтров верхних частот (ФВЧ), полосовых фильтров (ПФ) используют различные аппроксимации АЧХ и ФЧХ так назы­ваемых идеальных фильтров. Наиболее часто применяют три вида ап­проксимации: 1) по Бесселю; 2) по Баттерворту; 3) по Чебышеву. Фильтр Баттерворта удобен тем, что при увеличении порядка фильтра его АЧХ приближается к АЧХ иде­ального фильтра, т. е. уменьшаются искажения в полосœе пропускания и увеличивается крутизна скатов АЧХ вне полосы пропускания.

Принципиальная схема ФНЧ второго порядка приведена на рисунок2.65(а).

В первом приближении можно считать, что ФНЧ имеет два .интегрирующих звена: R1C1 и R2C2. Для упрощенного расчета фильтра обычно выбирают R1=2R2, R3=R1, С1=4C2. При этом частота среза

ωс.в4 1C1.. При приближенных расчетах обычно выбирают какое-либо из сопротивлений в пределах 5—200 кОм. При меньшем R могут оказаться слишком большими значения С. При большем R начинают сильно сказываться шумы и токи смещения в ОУ. При вы­бранном R по известной ωс.в определяют емкости.

Принципиальная схема ФВЧвторого порядка приведена на рисунке 2.65(б) ФВЧ как бы содержит два дифференцирующих звена: C1R1, C3R2.Для приближенных расчетов выбирают R2 =4R1, C1=C2, C3=2C1. При этом сн 2/ 2C2.

Рисунок 2.66 – Полосовой фильтр
Полосовой фильтр(ПФ)

Принципиальная схема ПФ приведена на рисунок 2.66. Он как бы состоит из звеньев ФНЧ и ФВЧ. Полагая Ku ОС=1 на резонансной частоте ω0 и C1 = С2 = С, можно сопротивления определить из следующих выражений:

0 = Q/R1C; R3 = 2R1; R2 = R3/ (4Q2 – 2), где Q- добротность фильтра, определяющая его полосу пропускания 0,7 = 0/2 .

Полосовой фильтр имеет крутизну скатов, равную 20 дБ/дек.

Фильтры на неинвертирующем усилителœе имеют более высокое входное сопротивление по сравнению с инвертирующим и реализуются аналогично.

Выводы: 1. Главная особенность ОУ – возможность применения глубокой ООС благодаря большому коэффициенту усиления. 2. Основным свойством схем ОУ, охваченных ООС, определяется особенностями построения и параметрами цепи ООС. 3. В усилительных системах ОУ используют либо как инвертирующие, либо как неинвертирующие усилители. 4. Достоинство неинвертирующей схемы ОУ – увеличение входного сопротивления. 5. Наиболее широкое применение в схемах усилений ИМС получили предварительные каскады и выходные сравнительно не большие мощности.

Контрольные вопросы:

1. В чем основное отличие включения ОУ как инвертирующего или неинвертирующего усилителя?

2. Чем объяснить увеличение входного сопротивления в схеме неинвертирующего усилителя?

3. В чем основные особенности применения ОУ в качестве дифференциального усилителя?

4. С какой целью применяют внешнюю частотную коррекцию в схемах ОУ?

5. С чем связаны ошибки интегрирования сигнала в ОУ?

6. Объясните схемы реализации инвертора, интегратора и сумматора на базе ОУ.

7. Поясните основные достоинства ARC-фильтров.


Читайте также


  • - Активные фильтры второго порядка

    Активные фильтры первого порядка Синтез активных фильтров Активные фильтры на ОУ Лекция 14. УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ АЧХ Дифференциаторы на ОУ Интеграторы на ОУ Дифференциальные усилители на ОУ Неинвертирующий... [читать подробенее]


  • - Активные фильтры.

    Дифференцирующий фильтр. Интегрирующий фильтр. Электрическая схема пассивного интегрирующего фильтра. Фильтр имеет следующую логарифмическую характеристику: L(A) , где: T=RC; Электрическая схема пассивного дифференцирующего фильтра. ... [читать подробенее]


  • - Активные фильтры.

    Дифференцирующий фильтр. Интегрирующий фильтр. Электрическая схема пассивного интегрирующего фильтра. Фильтр имеет следующую логарифмическую характеристику: L(A) , где: T=RC; Электрическая схема пассивного дифференцирующего фильтра. ... [читать подробенее]


  • - Тема 5. Активные фильтры.

    Классификация активных фильтров. Основные электрические характеристики. Передаточная характеристика фильтра. Порядок фильтра. Частота среза фильтра. Крутизна частотной характеристики фильтра в полосе заграждения. Фильтры нижних и вверхних частот, полосовой и... [читать подробенее]


  • - Активные фильтры

    Принцип действия фильтров RC. Устройства фильтрации, в которых используются контуры LC, по принципу действия являются пассивными, т. е. предполагается, что для их функционирования не требуется усилительных активных элементов. Усиление производится отфильтрованного... [читать подробенее]


  • - Активные фильтры.

    ARC-филътры (активные RC-фильтры) – это фильтры, использующие для фор­мирования частотной характеристики заданного вида как пассивные (в основ­ном R и С), так и активные (усилительные) элементы. Применение усилительных элементов выгодно отличает активные фильтры от... [читать подробенее]


  • - Сумматоры. Интеграторы. Дифференциаторы. Активные фильтры. Генераторы.

    Лекция № 10. Смещение реальной характеристики. Параметры ОУ Одна из главных характеристик: амплитудная (передаточная) характеристика. Зависимость Uвых от Uвх: Рис.9.3 Сигнал подаем на инвертирующий вход. Рабочая область линейна и имеет очень большой... [читать подробенее]


  • - Активные фильтры

    Эти фильтры, в которых активный элемент играет существенную роль в процессе подавления переменной подавляющей, например, путем увеличения фильтрующей емкости. Широкое применение нашли активные фильтры с транзисторами. Транзистор работает в схеме эмиттерного... [читать подробенее]


  • - Активные фильтры

    С ослаблением на ВЧ Источник тока Интегратор Дифференциатор Усилитель мощности RF Усилитель Интегратор Усилитель усилитель Суммирующий Дифференциальный Повторитель Инвертирующий и неинвертирующий усилители Основные схемы включения K_ = R2/R1 , K+ = `1+... [читать подробенее]


  • - Реактивные фильтры

    Фильтры Четырехполюсник, у которого в определенной полосе частот коэффициент затухания a=0, называют частотным фильтром. Полосу частот, в которой a=0 и U1=U2, называют зоной прозрачности фильтра, все остальные частоты образуют зону затухания фильтра. Граничные... [читать подробенее]