Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998) (1151957), страница 13
Текст из файла (страница 13)
На пракгике ее используют очень широко. Например. в осциллографе предусмотрена возможность связи па переменному току межзу исслелуемай схемой н вхашгм осциллографа Эти связь обеспечивается с памашьк фильтра высоких часто~. имеюшега перегиб характеристики в области 10 Гп (связь па переменному таку используют для тото. чтобы рассмотреть неаалыпай снгнюг на фоне большого напряжения постоянного тока). Инженеры часта пользуются понятием кточкн взлома«« — 3 дБ лля фильтра (или любой другой схемы, которая ведет себя как фильтр)! В случае простата ЛС-фильтра высоких частот точка излома — 3 ДБ 44 Гда 12 Основы электроники 45 и 'Т; ах 7«аьж 1 !00 о й !Око 1 ко Рнс 1,57 Рнс !.58. Фильтр низких частот 1000 11,о 1О о,! з ш о,а! В 7 б б а 4 В о,оог о,о! 7, , !Огз ь !ОО'заь ц0 Рис ! 59 частот 100 10 Гц 100 Гц 1кГц !ОкГц 100кГц 1И!ц жв!ц 100 ИГц л Частпапга 1 2 3 4 5 07ВОЮ б Часшаша Рис 1.56 а — Изменение реактианого сопротиаления индзктианостей и конденсатороя е заансимости от часготы Все декады одинаковы и отличаются лишь масштабом 6 — Увеличенное изображение одной декады из графика А.
график построен лля стмгпарпгых комлонентоа. имеюшнх точность 205ь определяется выражением: .Галл = 1,'2яЯС Обратите внимание. что конденсатор не пропускает ток (Г= О). Самый распространенный примеР использования конзенсатора — зто использование его в качестве олоклррюшег: конденг атора постоянного тока. Если возникает необходимость обеспечить связь между усилителями. то почти всегда прибегаю~ к помоши конденсатора Например. 7 любо~о усилитеяя звуковой частоты высокого класса все входы имею!. емкоствую связь. так как заранее не известно, какой уровень постоянного тока бу,лут иметь вхолные сигналы. Для обеспечения связи необходимо подобрать 77 н С ~аким образом. чтобы все нужные частоты (в данном случае 20 Гц — 20 кГц) поступали на вход без потерь (без деления на входе).
Часто, например при конструировании фильтров, возникает необходимость определить импеданс конденсатора на некоторой частоте. На рис. 1.56 представлен очень полезный график, охватывающий большой диапазон емкостей и частот лля зависимости ~ 7. ~ = 1)2и~'С. В качестве примера рассмотрим фильтр, показанный на рис. 1.57. Это фильтр высоких частот с точкой перегиба 3 дБ на частоте !5,9 кГц. Импеданс нагрузки.
подключаемой к фильтру, должен быть значительно больше 1 кОм. иначе нагрузка будет искажать выходное напряжение фильтра. Источник сигнала лолжен обеспечивать возможность подключения нагрузки 1 кОм без значительной атгенюации (потери амплитуды сигнала). иначе фильтр будет искажать выход источника сигнала. Фвльтры низких частот. Если поменять местами Я и С (рис. 1.53), то фильтр будет вести себя противоположным образом в отношении частоты.
Можно показать. что (7,„, = (17(1 + шз)(лС з)ггз] (7,„. График этой зависимости представлен на рис. 1.59 Такой фильтр называют филь".- ром низких частот. Точка — 3 ДБ на характеристике фильтра находится на час- г, , =«,УРС ( ло. масшгпаб) Частотная характеристика фильтра низких ', гйю«аж~'= 172к)«С. Фильтры низких частот " -:~фх««пвт очень широкое применение. На )з««в«««ыер, их используип для устранения ! )ййй«п«ня близлежаших радио- и телевизи . 74)!йюых станций (550 кГц — 300 МГц), на "";еиш«з«йнтУ Усилителей звУковых частот и ДРУ .'йю«(ьщвствительных электронных прибо,:.ф)«йз т(7!р!«!«вапиине !.21. Докюкнте спраееллиаосгь пыра „:.:"«5«йвку для ныхолн о 'дпа ныхолного напряжения фильтра низких «~ч мвгЩ '"'!;з«йтяиод фильтра низких частот можно "';ф(1«ь~втривать в качестве самостоятель- ~фйК:источника сигналов.
При использо;:"'«4$«!«й':Идеального источника напряжения :, г,'."-1«ййявкЕННОГО тОКа (С НУЛЕВЫМ ИМПЕДаиЪ~~й!) .фильтр со стороны выхода низких ':-:-"!««Гил«г«т имеет сопротивление тт (при рас- ,."".4«й«1«гх полных сопротивлений идеальный ''5-'я«!««!«Р«ник сигналов можно заменить ко :; „«ш«с!йим замыканием. т, е. его нулевым ':4!!«««педансом для малого сигнала). В вы! ';; 24т(й)'зшс' ом ' импедансе фильтра преобладает г)с!е«й«)!яМная составляюшая. и на высоких :.:ящ«газках он становит.ся равным нулю "Г".)фй!Ги«водного сигнала фильтр прелстав :;ф «ййкях«бой нагрчзху.
состожцую ва низ- «!!«Щ" частотах из сопротивления 77 и сопро-'ф«й«хйнии- нат рузки. а ва высоких часто:4)л«)й«ьк«аГРУЗКУ, РаВНУЮ ПРОСта СОПРОтвн- (1«б«кя««Р Я ;"'рв:'рне. 1.60 изображена также частот ««й!«5Шрактеристика фильтра низких часгЩф,,',йв в более обшепринятом виде-ггля айо«2«шальной и горизонтальной осей игш2)шзован логарифмический масштаб М)й«в!о считать, что по вертикальной оси аЖапйдываются депибелы. а по горизов тивьной — октавы !или декады!.
на чаком ж(!В«тРИКЕ раВИЫЕ раССГОяивя СООтВЕ;Сг влгикт'равным отн лцевиям не тини! В вв 'Жсгкрафика изображен закж» фазовыв 'йцВИГ, при этом лля вертикальной оси («градусы) использован ливегшый мас ц«хвб, а лзя оси часто.! логарнфми 'тесный. Такой график «зооен шя анализа гч!!стотной характеристики даже в случае гдивчительной лттевюации гсправа ! нелыи :3«й!д 'таКИХ Графиксв Г!Рог!о!Лгнт!ЕВ Н ГЗ .посвяшенвой влечению ыживныл филь!- Ров.
Отметим. что при значительной агтеиюапии изобРаженнаЯ на г Рафике кРн- Рис 1,60 Фазочастотная и амплитулгго-частотна» характеристики фильтра низких частот. изображенные е логарифмнческом масштабе В точке 3 лб фазоеыи сленг стшааляет 45' и а преосяах декады измеаеиия частоты лехгнт е прелелм 6' о' асимптотического зггачення вая вырождается в прямуго линию с наклоном — 20 ДБ,'декада (инженеры предпочитают выражение к — 6 ДБ7октавагг), Отметим также, что фазовый сдвиг плавно изменяется от 0' (на частотах ниже точки перегиба) до 90 (на частотах сушественно выше точки перегиба), а в точке — 3 ДБ сос~авляет 45 . Практическое правила для односекпионных 7«С-фильтров говорит о том.
что фазовый сдви. составляет =6 от асимптот в точках 137' !з ь и г02заь Ъпрааоичие 1.22. Докажнгс послелное 5 яержле нгс Возникает интересныи вопрос. можно лн слезать фильтр с какой-либо дрчгогг заданной амплитудной характеристикой и какой-либо другой заланвой фазовой хараш.еристикой. Пьсть вас эггг не удивляет.
ио ответить можно только отрицательно--нельзя Фнзовая и амплитулвая характеристики для всех возможных фильтров подчиняются законам причинной связи (л.е. характеристика является Гааз мендации являются ферритовые бусины (маленькие торроидальные сердечники) и дроссели в высокочастотных схемах. Несколько бусин нанизывают на провод, благодаря этому соединение, выполненное с помощью провода, становится в некоторой степени индуктивным; импе- данс на высоких частотах увеличивается и предотвращает «колебания» в схеме, при этом в отличие от 11С-фильтра активное сопротивление схемы не увеличивается. Радиочастотный дроссель — это катушка, состожцая из нескольких витков провола и ферритового сердечника и используемая с той же целью в радиочастотных схемах.
следствием определенных свойств. но не их причиной). Частотные хаивктернстики двфферевцвРуницих н ивтегрвруюпюх яС-цепей. Схема дифференцнруюшей )тС-цепи, которую мы рассмотрели в разд. 1.14, имеет такой же вид, как и схема фильтра высоких частот, приведенная в настоящем разделе. Чем же считать такую схему, зависит от того, что вас больше интересует: преобразование сигналов во времени или частотная характеристика. Полученное ранее временное условие правильной работы схемы 6Г „«Н ) можно сформулировать иначе, применительно к частотной характеристике: для того чтобы выходной сигнал был небольшим по сравнению с входным, частота должна быть значительно ниже, чем в точке — 3 дБ. В этом легко убедиться.
Допустим, что входной сигнал равен 11м = яп во Воспользуемся уравнением, которое мы получили ранее для выхода дифференцнатора: с1 17 = ЯС вЂ” япву = в11Ссозвь сту 1.20. Векторные диаграммы Для анализа реактивных схем очень удобен один графический метод. В качестве примера рассмотрим тот факт, что 11С-фильтр на частоте у'= 112лтхС обеспечивает ослабление на 3 дБ.
Этот результат мы получили в разд. 1.!9. Он справедлив как для фильтров высоких частот, так и для фильтров низких частот. На первый взгляд этот факт может показаться странным, так как на этой частоте реактивное сопротивление конденсатора равна сопротивлению резистора и можно предположить, что ослабление должно составлять 6 дБ. К такому же результату вы придете. если замените конденсатор резистором с таким же, как у конденсатора.импедансом (напомним, что ослабление 6 дБ означает уменьшение напряжения вдвое).
Дело в том, что нужно учитывать реактивность конденсатора. и в этом как раз может помочь векторная днаграмма (рис 1.61). Влоль осей отхладываются действительная уактивная или резистнвная) и мннмая 1реактивная или Отсюда 11,„„«11,„, если вттС«1, т.е. 11С «1ув. Если входной сигнал солержит некоторый диапазон частот. то условие должно выполняться для самых высоких частот входного диапазона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
