Понятие об активных фильтрах - Дифференциальные усилительные каскады

Фильтр - электронное устройство, которое пропускает определенный диапазон частот. Широко используется в технике.

АЧХ в фильтрах выглядят таким образом:

Фильтр высоких частот (ФВЧ).

Фильтр низких частот (ФНЧ).

Полосовой фильтр.

Заградительный фильтр.

Типы фильтров.

    1. Пассивные - фильтры, созданные RCL-цепями. Достоинства: простота, экономичность. Недостатки: в них затухает сигнал, на них влияют сопротивления генератора и нагрузки, изменяя параметры. 2. Активные - фильтры, которые создаются RC-цепями и операционными усилителями. Достоинства: сохраняют и даже усиливают амплитуду сигнала, кроме того, из-за низкого выходного сопротивления операционного усилителя нагрузка не влияет на параметры фильтра, от чего АЧХ фильтра более стабильна.

Активные фильтры бывают первого, второго порядка и т. д.

1. Фильтры первого порядка.

ФВЧ ФНЧ

Повторители на операционных усилителях, во входной цепи которых RC-цепи с емкостью или сопротивлением на выходе. Такие фильтры имеют

Логарифмическую АЧХ со спадом 20 дБ/дек.

Фильтры с подобными характеристиками можно построить на операционных усилителях.

Дифференциатор (ФВЧ) Интегратор (ФНЧ)

Фильтры первого порядка отличает простота и экономичность, но качество фильтрации у них низкое. Идеальный ФНЧ имеет мгновенный спад АЧХ. Для улучшения качеств фильтра увеличивается его порядок, т. е. фильтры второго и третьего порядков имеют более крутой спад логарифмической АЧХ.

2. Фильтры второго порядка.

ФВЧ ФНЧ

Двойное дифференцирование и интегрирование (одно - с помощью RC-цепи, другое - с помощью операционного усилителя). Такие фильтры имеют наклон логарифмической АЧХ 40 дБ/дек. Видно, что нагрузка отделена от RC-цепей, задающих АЧХ. Недостаток - используется инвертирующий вход, имеющий низкое входное сопротивление. Подобные фильтры можно построить при использовании неинвертирующего входа. Например, ФВЧ, так называемый фильтр Саллена и Кея. Неинвертирующий вход и RC-цепь формируют ПОС. Должно возникнуть самовозбуждение, но через RОс на инвертирующий вход подается ООС, глубину которой можно регулировать. В итоге обеспечивается устойчивая работа фильтра без самовозбуждения, если ООС по глубине будет превышать ПОС.

Из комбинации ФНЧ и ФВЧ можно легко создавать полосовые фильтры.

На схеме представлен полосовой фильтр первого порядка, имеющий один дифференциатор и одну интегрирующую RC-цепь.

Разновидностью полосового фильтра является узкополосный усилитель с двойным Т-образным мостом.

Существует теория оптимальных фильтров со сложным математическим аппаратом. Фильтры широко используются в устройствах обнаружения слабых сигналов, радиотехнике и т. д.

Похожие статьи




Понятие об активных фильтрах - Дифференциальные усилительные каскады

Предыдущая | Следующая