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 Стук вагонов вырабатывает энергию 30.11.2012 Инженеры из Стоунбрукского университета получили национальную премию за инновационную разработку устройства по использованию энергии вибрации от железных дорог. Благодаря этому можно сэкономить миллионы долларов в год и одновременно снизить выброс двуокиси углерода в окружающую среду. Работа команды разработчиков была отмечена на ежегодной научной конференции, состоявшейся в Вашингтоне 7-8 ноября 2012 года. Команда из Стоунбрука под руководством профессора Лей Цзао и двух аспирантов Дэн Лина и Джон Ванга с кафедры машиностроения Научно-технического Центра энергетических исследований, разработали новый способ преобразования нерегулярных, хаотичных колебаний железнодорожных путей в момент прохождения поезда в упорядоченные, регулярные и однонаправленные. Это подобно тому, как электрический выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. Суть работы этого прибора очень проста: вибрация улавливается качающимися вверх-вниз качелями, они раскручивают шестерню, которая вращает вал небольшого генератора строго в одном направлении. Так осуществляется преобразование хаотичных колебаний в периодические. Полученной энергии хватает для управления всевозможными низковольтными датчиками и переключателями. Профессор Цзао считает, что это изобретение поможет сэкономить более 10 миллионов долларов на расходы по электроснабжению железных дорог только в одном штате Нью-Йорк, наряду с сокращением выброса в атмосферу 3000 тонн CO2 в год. "В США самая длинная сеть железнодорожных путей в мире, около 140700 км, которые зачастую находятся в отдаленных от городских центров районах. И очень важно, чтобы везде осуществлялось управление так называемой сигнальной сетью, входящей в электрическую инфраструктуру современной железной дороги. Это и светофоры, и всевозможные сигнальные огни, автоматические стрелки и датчики контроля движения, - говорит профессор Цзао. - Наше изобретение поможет получать до 200 ватт электроэнергии от одного проходящего поезда". Современные виды транспорта обеспечивают потребности человечества в быстром передвижении людей и грузов на различные расстояния. Но при нынешнем уровне развития техники транспорт не является экономичным - теряется значительная часть используемой энергии. За счет всевозможных вибраций, тряски, ускорений, торможений и т.д. энергия безвозвратно рассеивается в окружающую среду. Ученые уже давно пытались найти ей применение, но устройства получались сложными и недешевыми. И вот сегодня при помощи нового устройства эту механическую энергию можно с успехом превращать в электрическую. Команда Профессора Цзао работает над преобразованием энергии вибрации в электрическую последние несколько лет. Они предполагают использовать энергию колебаний от самых различных источников, включая поезда, автомобили и океанские волны.

Другие интересные новости:

▪ Использование графена станет еще эффективней

▪ Найден способ бороться с плотоядными бактериями

▪ Мужчины вредят природе больше женщин

▪ Кишечные бактерии управляют кишечными часами

▪ Акустика Microlab Н30BT с поддержкой NFC

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радио - начинающим. Подборка статей

▪ статья Мокрая курица. Крылатое выражение

▪ статья Как начался цирк? Подробный ответ

▪ статья Машинист экструдера. Должностная инструкция

▪ статья Гирлянда, дающая ток. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Всегда девятка. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025