Электрические фильтры
Характеристика понятия и определения видов электрических фильтров. Изучение симметричных реактивных фильтров, на примере схемы четырехполюсника. Расчет диапазона частот, удовлетворяющих схемы сопротивления. Обзор граничных частот полосы пропускания.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.07.2013 |
| Размер файла | 118,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Основные понятия и определения электрических фильтров
Электрическим фильтром называется четырехполюсник, предназначенный для выделения (пропускания) сигналов определенной полосы частот. В зависимости от пропускаемого спектра частот фильтры подразделяют на 4 основных вида:
фильтры низких частот (ФНЧ), пропускающие сигналы в диапазоне частот от:
1=0 до 2
фильтры высоких частот (ФВЧ), пропускающие сигналы в диапазоне частот от 1 до ;
полосовые фильтры (ПФ), пропускающие сигналы в диапазоне частот от 1 до 2;
заграждающие или режекторные фильтры (ЗФ), пропускающие сигналы в диапазоне частот от 0 до 1 и в диапазоне частот от 2 до и не пропускающие сигналы в диапазоне частот от 1 до 2.
Коэффициентом передачи напряжения фильтра называется отношение комплексных выходного напряжения ко входному:
Где:
- показывает, как изменяется с частотой амплитуда выходного напряжения, и называется амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) фильтра;
*() = (2-1)
- показывает, как изменяется с частотой фаза выходного напряжения, и называется частотной характеристикой (ФЧХ) фильтра.
Диапазон частот, в котором фильтр пропускает к приемнику сигналы практически без изменения, называется полосой пропускания или зоной прозрачности фильтра.
При выполнении этих условий сигнал на выходе фильтра не должен изменится.
Электрические фильтры можно классифицировать:
по типу элементов, из которых они состоят, на:
а)реактивные, состоящие только из реактивных элементов L и C;
б) без индукционные, состоящие из элементов R и C; и др.;
по способу соединения элементов между собой на Т-, П- и Г-образные;
по виду частотных характеристик на типа “k” и типа “m”.
Электрические фильтры широко применяются в радиотехнике, в технике связи.
В электроэнергетике фильтры применяются для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.
2. Симметричные реактивные фильтры
Реактивные фильтры состоят только из реактивных элементов L и C. Существует две простейшие симметричные схемы таких фильтров:
Т-образная или Т-схема и П-образная или П-схема.
Рассматривая схемы фильтра как схемы четырехполюсника, выразим коэффициент А через параметры элементов:
- для Т-образной схемы;
- для П-образной схемы.
Следовательно, независимо от схемы фильтра:
Так как по условию Z и Y являются чисто мнимыми числами, то их произведение является чисто вещественным.
Следовательно, коэффициент А также является чисто вещественным. Ранее было получено:
Где:
- коэффициент передачи фильтра.
Комплексное уравнение распадается на 2 вещественных:
Полученная система уравнений имеет два решения.
1-е решение:
Это решение соответствует полосе пропускания фильтра и существует при условии , что возможно, если одна из этих величин носит индуктивный характер, а другая - емкостный.
Диапазон частот, удовлетворяющих решению, определяется соотношением:
Частоты, определяющие границы полосы пропускания фильтра, находятся из решения неравенства:
Характеристическое сопротивление схем может быть выражено через параметры элементов:
- для Т-схемы;
- для П-схемы.
В полосе пропускания характеристическое сопротивление фильтра является чисто активным, но зависит от частоты. Это означает, что фильтр не может иметь одинаковый коэффициент передачи для всех частот полосы пропускания, если сопротивление приемника остается постоянным.
2-е решение:
Это решение соответствует полосе задерживания, так как здесь . Границы этой полосы определяются из условия:
Частоты, определяющие границы полосы задерживания фильтра, находятся из решения неравенства:
Характеристическое сопротивление фильтра в полосе задерживания носит реактивный характер и зависит от частоты.
3. Фильтры нижних частот типа к
Простейшие Т- и П-схемы фильтров нижних частот типа к приведены на рисунке ниже:
Для обеих схем:
Граничные частоты для полосы пропускания определяются из условия:
Откуда следует:
Фильтр низкой частоты пропускает сигналы в диапазоне частот от до .
Характеристическое сопротивление для Т- и П-образных схем:
Для коэффициента фазы в полосе пропускания решение имеет вид:
Зависимость характеристических параметров фильтров от частоты показана на рисунке ниже. электрический фильтр четырехполюсник
В полосе пропускания характеристическое сопротивление для обеих схем зависит от частоты, поэтому для нормальной работы фильтра требуется согласование сопротивления нагрузки с фильтром во всем диапазоне частот.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Физические основы и принцип действия широкополосных фильтров. Метод расчета цепочных фильтров. Пример расчета фильтра нижних частот на заданные параметры. Построение полной характеристики затухания фильтра нижних частот. Расчет промежуточного полузвена.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 21.01.2011Понятие электрического фильтра. Выбор варианта фильтров в соответствии с требованиями. Моделирования фильтра в среде Еlektronics Workbench. Разработка и расчет фильтра высоких частот Чебышева. Разработка и расчет полосового фильтра Баттерворта.
курсовая работа [573,1 K], добавлен 15.07.2008Сущность и виды электрических фильтров, их классификация по физическим свойствам и элементной базе. Реактивный двухполюсник, его характеристики, общие правила анализа. Условия фильтрации для реактивных четырехполюсников. Способы определения типа фильтров.
реферат [722,2 K], добавлен 04.06.2009Сведения о простейших электрических фильтрах. Комплексный коэффициент передачи, частотные характеристики фильтра нижних частот. АЧХ и ФЧХ фильтра верхних частот и полосового фильтра. Расчет величин конденсаторов и сопротивлений при заданной частоте среза.
лабораторная работа [176,2 K], добавлен 22.10.2012Постановка задачи синтеза электрического фильтра. Реализация схемы фильтра низких частот. Аппроксимация частотной характеристики рабочего ослабления фильтра. Расчет спектра последовательности прямоугольных импульсов на входе и на выходе фильтра.
курсовая работа [597,8 K], добавлен 02.06.2015Проектирование схемы фильтра. Частотное преобразование фильтром прототипа нижних частот. Определение передаточной функции фильтра. Характеристики ослабления проектируемого фильтра. Расчет параметров элементов звеньев методом уравнивания коэффициентов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 31.05.2012Расчет схемы и частотных характеристик пассивного четырехполюсника, активного четырехполюсника и их каскадного соединения. Нули и полюса пассивного четырехполюсника. Амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики пассивного четырехполюсника.
курсовая работа [511,6 K], добавлен 14.01.2017Расчет двусторонне нагруженного реактивного фильтра Баттерворта. Нормированные и номинальные элементы фильтра. Активный фильтр нижних частот с равноволновой характеристикой ослабления. Минимальное значение допустимого ослабления в полосе задерживания.
курсовая работа [740,2 K], добавлен 10.01.2013Синтез реактивных двухполюсников; анализ схемы пассивного фильтра и расчет эквивалентных активного ARC и пассивного Т-образного фильтра. Рассмотрение теоретической зависимости входного сопротивления четырехполюсника в режиме холостого хода от частоты.
курсовая работа [686,6 K], добавлен 28.01.2013Расчет мощности приводного электродвигателя. Анализ структуры силового блока преобразователя, принципиальной и функциональной схемы. Разработка графика напряжения в контрольных точках преобразователя. Расчет характеристик двигателя, полосы спектра частот.
курсовая работа [620,4 K], добавлен 02.02.2016Расчет линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Определение реактивного сопротивления элементов, составление баланса активных и реактивных мощностей с целью исследования переходных процессов в одно- и трехфазных электрических цепях.
контрольная работа [8,2 M], добавлен 14.05.2010Электрическая цепь как совокупность элементов и устройств, предназначенных для прохождения тока. Напряжения и токи в них. Линейные электрические цепи и принцип наложения. Понятия двухполюсника и четырехполюсника. Элементы электрических цепей и их свойства
реферат [55,8 K], добавлен 10.03.2009Аппроксимация частотной характеристики рабочего ослабления фильтра. Переход от нормированной схемы ФНЧ-прототипа к схеме заданного фильтра. Расчет характеристик фильтра аналитическим методом. Расчет и построение денормированных частотных характеристик.
курсовая работа [444,5 K], добавлен 04.12.2021Расчет схемы с использованием топологических матриц. Определение сопротивления схемы относительно зажимов заданного резистора. Расчет токов во всех ветвях схемы. Составление баланса мощности. Сумма мощностей потребителей. Расхождение мощности по модулю.
контрольная работа [180,5 K], добавлен 04.03.2013Определение базисных величин электрических сетей напряжением выше 1000 В. Оценка сопротивления. Преобразование схемы замещения, расчет токов и мощностей для точки КЗ. Выбор выключателя, разъединителя. Обеспечение термической устойчивости кабелей.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 11.12.2013Методы снижения помех. Пассивные помехоподавляющие устройства: фильтры, ограничители перенапряжения и экраны. Схемы помехоподавляющих фильтров низкой частоты и оценка вносимого затухания. Концепция ограничения перенапряжений и категории электропроводки.
презентация [2,2 M], добавлен 12.11.2013Нормирование фильтра низких частот - прототипа для полосового фильтра. Аппроксимация по Баттерворту и по Чебышеву. Реализация схемы ФНЧ методом Дарлингтона. Денормирование и расчет элементов схемы заданного фильтра. Расчет частотных характеристик ПФ.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 04.09.2012Анализ электрического состояния цепей постоянного или переменного тока. Системы уравнений для определения токов во всех ветвях схемы на основании законов Кирхгофа. Исследование переходных процессов в электрических цепях. Расчет реактивных сопротивлений.
курсовая работа [145,0 K], добавлен 16.04.2009Расчет фильтра (Баттерворта), построение его амплитудно-частотной характеристики. Характер фильтра по полосе пропускания. Граничные частоты полосы пропускания и полосы задерживания. Максимально допустимое ослабление. Значения нагрузочных сопротивлений.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 06.08.2013Основные уравнения четырехполюсника. Определение коэффициентов четырехполюсника. Расчет задач для отдельных электрических схем. Различные формы записи уравнений четырехполюсников, их формы и соединение. Применение четырехполюсников в электротехнике.
курсовая работа [341,6 K], добавлен 28.10.2014
