Оглавление:
Электрические фильтры
Электрические фильтры
Промышленные источники энергии обеспечивают почти синусоидальную кривую напряжения. В то же время в некоторых случаях периодические переменный ток и напряжение сильно отличаются от гармоник.
- Электрические фильтры могут использоваться для сглаживания пульсаций напряжения в выпрямителях, демодуляторах и других подобных устройствах, которые преобразуют амплитудно-модулированные высокочастотные колебания в относительно медленные изменения напряжения сигнала.
В простейшем случае это может быть ограничено включением катушки индуктивности последовательно с нагрузкой. Сопротивление увеличивается с увеличением порядка гармоник, относительно мало для низкочастотных колебаний и еще меньше для компонентов постоянного тока. Более эффективным является использование фильтров U, T и L.
Основное определение и классификация электрических фильтров
Селективность фильтра — это способность различать определенный диапазон частот, присущий полезному сигналу, от всего спектра частот тока, поступающего на его вход.
Чтобы получить хорошую селективность, фильтр должен пропускать ток на частоте, которая характерна для полезного сигнала с минимальным затуханием и максимальным затуханием на всех других частотах тока. Согласно этому фильтру могут быть даны следующие определения:
Электрический фильтр — это четырехполюсное устройство, которое передает ток в определенной полосе частот с небольшим затуханием (шириной полосы), а ток на частотах вне этой полосы сопровождается большим затуханием.
По структуре схемы фильтр делится на цепочки (лестницы) и мосты. Фильтры, созданные в соответствии с мостовыми схемами T-типа, P-типа и L-типа, называются цепными фильтрами. Мостовой фильтр — это мостовой фильтр.
- В зависимости от природы элемента фильтры классифицируются следующим образом:
- LC-индуктивность и емкостные элементы.
- RC-элементы имеют активное сопротивление и емкость.
- Резонатор-Элемент резонатор.
- В зависимости от наличия источников энергии в цепи фильтра они классифицируются следующим образом:
- Пассивный — не включает в себя источники энергии в цепи;
Источник энергии в цепи в виде усилителя с активной трубкой или кристалла, иногда называемый фильтром активного элемента.
Чтобы получить всестороннюю производительность фильтра, вам необходимо знать его электрические характеристики, включая затухание, фазовый сдвиг и частотную зависимость характеристического сопротивления.
- Лучший фильтр — это фильтр с наименьшим количеством элементов.
- Максимальный уклон демпфирующих характеристик;
- Высокая пропускная способность затухания.
- Минимальное и постоянное затухание в полосе пропускания.
- Максимальная инвариантность характеристического сопротивления полосы пропускания;
- Линейный фазовый отклик;
- Возможность легко и плавно регулировать ширину полосы и ее ширину.
Независимое постоянство характеристик: напряжение (ток), действующее на вход фильтра, температура и влажность окружающей среды, а также внешние электрические и магнитные помехи.
Возможность работы в разных частотных диапазонах.
С другой стороны, размеры, вес и стоимость фильтра должны быть минимальными.
К сожалению, нет единого базового типа фильтра со свойствами, которые отвечают всем этим требованиям. Поэтому в зависимости от конкретных условий используются эти типы фильтров, и их характеристики наилучшим образом соответствуют техническим требованиям. Очень часто необходимо применять сложные контурные фильтры, состоящие из базовых блоков разных типов.
Самый распространенный тип фильтра
На рисунке 1 показана схема простого L-образного фильтра с индуктором L и конденсатором C, подключенным между приемником rpr и выпрямителем B.
Все частотные переменные токи соответствуют большому сопротивлению индуктора, а конденсаторы, подключенные параллельно, проходят через параллельную ветвь остаточного высокочастотного тока. По этой причине пульсирующее напряжение на нагрузке rpr значительно снижается.
Вы также можете использовать фильтр, который состоит из двух или более похожих ссылок. Простой фильтр с резистором может быть использован вместо индуктора. Более продвинутыми являются резонансные фильтры, которые используют резонансные явления.
Когда индуктор и конденсатор соединены последовательно, если fwL = 1 / (kwС), схема имеет наибольшую проводимость (активную) на частоте fw и имеет достаточно высокую проводимость в полосе частот, близкой к резонансной. У меня есть это.
Такая схема представляет собой простой полосовой фильтр.
Благодаря параллельному соединению индуктора и конденсатора такая схема имеет самую низкую проводимость на резонансной частоте и относительно низкую проводимость в полосе частот, близкой к резонансной. Такие фильтры являются помехой в определенных полосах частот.
- Подобные фильтры можно использовать с модуляторами, которые генерируют модулированные колебания на определенных частотах. На модулятор М подается напряжение Uc низкочастотного сигнала, преобразованного в модулированную высокочастотную вибрацию, и фильтр выбирает напряжение необходимой частоты, подаваемое на нагрузку rpr.
В качестве примера, предположим, что несинусоидальный переменный ток протекает через схему и что очень большие значения 3-й и 5-й гармоник должны быть удалены из кривой тока приемника. Далее последовательно включаем две схемы, настроенные на резонанс третьей и пятой гармоник.
Сопротивление левой цепи, настроенной на резонанс на частоте 3 Вт, очень высокое на этой частоте и низкое на всех других гармониках. Аналогичную роль играет правильная схема, настроенная на резонанс на частоте 5 Вт. Поэтому третья и пятая гармоники, подавляемые фильтром, редко включаются в текущую кривую входа приемника. В некоторых случаях также запускается более продвинутый полосовой фильтр, начиная с определенной частоты и обрезая фильтр, который разрешает или запрещает колебания. Такие фильтры состоят из ссылок типа T или U.
Смотрите также:
| Активные четырехполюсники | Фильтры Баттеворта, Чебышева, Бесселя |
| Диагностика электрических цепей | Переходный процесс, коммутация, начальные условия |
