Частота среза многозвенных фильтров. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

Автор статьи рассказывает о некоторых аспектах построения многозвенных частотных RC-фильтров и выбора элементов для них.

Как известно, фильтр нижних частот (ФНЧ), схема которого изображена на рис. 1,а, пропускает в нафузку сигналы от постоянного тока до частоты среза (полоса пропускания) и ослабляет сигналы более высокой частоты (полоса затухания). За частоту среза f0 (рис. 1,б) принимают такую, на которой кривая амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) фильтра снижается на 3 дБ (точнее в √2 раз). Этот уровень выбирают потому, что при таком изменении напряжения мощность сигнала P=U2/r уменьшается в 2 раза.

Частота среза однозвенного (1-го порядка) RC-фильтра равна f0=1/2πτ, где τ = RC. Его АЧХ очень полога, в полосе затухания спад характеристики - всего 6 дБ на октаву (при изменении частоты в два раза) или 20 дБ на декаду (в десять раз).

Для увеличения крутизны спада можно применять несколько RC-звеньев, включенных последовательно. Для того чтобы звенья не влияли одно на другое, их разделяют буферными повторителями напряжения, как показано на рис. 2, а.

У двузвенного фильтра спад АЧХ будет равен приблизительно 12 дБ/окт, у трехзвенного - 18 дБ/окт, у четырехзвенного - 24 дБ/окт и так далее (рис. 2,б; по вертикальной оси отложены значения нормированного коэффициента передачи). В общем случае АЧХ многозвенного фильтра будет произведением АЧХ его звеньев, а частота среза уменьшится в α = 1/√n√2-1 раз, где n - число звеньев.

На рис. 2, б показано уменьшение частоты среза f0 с увеличением числа звеньев фильтра. В таблице указаны значения а для фильтров с числом звеньев от 2 до 10.

Такой фильтр может быть легко выполнен на любых усилителях с любым коэффициентом усиления (больше и меньше единицы), даже с разным знаком усиления (т. е. с инвертированием или без него). Просто общий коэффициент передачи по напряжению Кu в полосе пропускания будет равен произведению коэффициентов всех звеньев.

Еще одно достоинство такого фильтра - очень "мягкая", без колебаний и выбросов, реакция на скачки уровня входного сигнала.

Если на RC-звеньях строят фильтр не нижних, а верхних частот (рис. 3,а), то частота среза при добавлении каждого звена будет не уменьшаться, а увеличиваться (рис. 3, б), но численное значение коэффициента а остается прежним.

Такое изменение частоты среза необходимо учитывать при проектировании устройства с несколькими ступенями и соответствующим числом разделительных конденсаторов. Если, например, число разделительных конденсаторов равно 10, а нижняя частота среза должна быть равна 20 Гц, то каждый ФНЧ, образованный конденсатором вместе с входным сопротивлением следующей за ним ступени, должен иметь частоту среза примерно 5,4 Гц.

То же относится и к выбору корректирующих конденсаторов ОС, формирующих характеристику ФНЧ. Если таких конденсаторов несколько или имеются RC-цепи между узлами устройства, ограничивающие частотную полосу сверху, частоту среза каждой из них необходимо выбирать выше верхней рабочей частоты всего устройства в целом.

Автор: А.Бражниов, г.Пенза

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Окно, производящее электричество и тепловую энергию 24.06.2022 Ученые Гонконгского университета науки и технологий разработали двухдиапазонное окно селективного сбора солнечной энергии (SSH) на основе прозрачных фотоэлектрических элементов (TPV) и прозрачных солнечных поглотителей (TSA). TSA используются для преобразования ультрафиолетового (УФ) или ближнего инфракрасного (БИЧ) света путем превращения его в тепловую энергию. Собранная тепловая энергия извлекается вентилируемым воздухом для обеспечения обогрева помещений в холодное время года или снижения нагрузки на охлаждение помещений в жару. Окно SSH обладает видимым коэффициентом пропускания 42%, эффективностью преобразования солнечной энергии в 0,75% и эффективностью преобразования солнечной энергии в 24% при повышении температуры вентилируемого воздуха на 10°C. В качестве наружного окна исследовательская группа использовала люминесцентный солнечный концентратор (TPV) на основе квантовых точек (КТ) из сульфида меди, индия и сульфида цинка (CuInS2/ZnS). Он способен собирать ультрафиолетовый свет и передавать его непрозрачным фотоэлектрическим устройствам, расположенным на краю прозрачной подложки для выработки электроэнергии. TSA использовались для изготовления внутренней стороны окна, где производится и собирается тепло. Ученые изготовили прототип размером 30 х 30 х 2,4 см, собрав элементы TPV с TSA на внутренней стороне. Они утверждают, что устройство показало значительный коэффициент пропускания в видимом диапазоне и что оно могло генерировать мощность 6 Вт на квадратный метр и тепловую мощность около 150 Вт на квадратный метр. Тепловая мощность в 25 раз превышает производимую электроэнергию, что говорит о том, что сбор тепловой энергии имеет первостепенное значение для встроенных в здание окон сбора солнечной энергии. При сборе тепловой энергии посредством вентиляции общая полезная эффективность оценивается более чем в 30% при типовых условиях эксплуатации для обогрева помещений зданий. Окно SSH может сэкономить годовое потребление энергии на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха (HVAC) до 61,5% по сравнению с обычным стеклом, в дополнение к производимой электроэнергии, составляющей до 19,1% годовой суммы экономии энергии.

Другие интересные новости:

▪ Томаты без косточек

▪ 20-ядерный процессор Apple M1 Ultra

▪ Кофе и лысина

▪ Однокристальная система Dimensity 9000

▪ Электромагнитное реле FUJITSU COMPONENTS FTP-K3

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Освещение. Подборка статей

▪ статья Бенджамин Дизраэли. Знаменитые афоризмы

▪ статья Почему мы называем черно-желтых птиц синицами? Подробный ответ

▪ статья Исландский мох. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Автомобильный радиосторож. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Двуполярный блок питания, 220/0,7-5,5 вольт 2,5 ампера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025