Частотные анализаторы

(ФИЛЬТРЫ)

Электрический фильтр - это четырёхполюсник, который хорошо пропускает напряжения одних частот и плохо других частот.

Четырёхполюсник - это электрическое устройство, имеющее две входные и две выходные клеммы.

Различают фильтры активные (содержит внутри источник энер­гии) и пассивные (не содержат внутри источника тока, работают на энергии сигнала).

Действие электрических фильтров основано на том, что сопро­тивление его отдельных частей зависит от частоты проходящего по ним тока, причем для индуктивных - индуктивное сопротивление равно: R_L = L; для ёмкостных -ёмкостное сопротивле­ние равно: R_c = 1/c. Как видно, эта зависимость противоположная. Поэ­тому ток более низкой частоты, включая и постоянный, проходит преимущественно по индуктивным, а ток более высокой частоты - по ёмкостным частям фильтра.

Метрологические характеристики фильтров

1. Полоса прозрачности - тот диапазон частот, которые про­пускаются фильтром без ослабления или с незначительным ослабле­нием (ПП).

2. Полоса непрозрачности - диапазон частот, которые значи­тельно ослабляются фильтром (ПН).

3. Частоты среза фильтра - те частоты, которые разграничива­ют полосы прозрачности и непрозрачности.

КЛАССИФИКАЦИЯ ФИЛЬТРОВ

Частотная характеристика фильтров - это график зависимости величины затухания от ослабления, вносимого фильтром, от частоты пропускаемого сигнала. По расположению по­лосы прозрачности на частотной характеристике различают четыре группы фильтров.

1 . Фильтр нижних частот

ПП

ПН

ПП - [0, _в].

_в

2 . Фильтр верхних частот

ПП

ПН

ПП - [_в, +].

_н

3. Полосовой фильтр

ПП - [_н, _в].

ПН

ПП

ПН

_н _в

4. Режекторный фильтр (заградительный)

ПН

ПН - [_н, _в].

ПП

ПП

_н _в

В медицине, чаще всего, для выделения того или иного вида потенци­ала применяют полосовые или режекторные фильтры.

Основой пассивного полосового фильтра является колебательный контур.

U_вх L C U_вых

Период собственных колебаний контура определяется по формуле Томсона: Т=2L^.C . Если на вход такого фильтра подавать постоянное по амплитуде напряжение разных частот, то амплитуда выходного напряжения существенным образом будет зависеть от соотношения частоты входного напряжения и собственной частоты контура, определяемой по формуле Томсона.

При совпадении этих частот в данной электрической цепи будет наблюдаться явление электрического резонанса. При этом амплитуда таких колебаний резко возрастает.

Работа фильтра оценивается амплитудно-частотной характеристикой, то есть зависимостью амплитуды выходного сигнала от частоты входного сигнала при постоянной амплитуде входного сигнала.

U_max

U_{вых, В}

0,7U_max

3 дб

0,5U_max

6 дб

30 дб

0,03U_max

, Гц

_н _в

Полоса прозрачности на разных уровнях затухания определяется следующим образом:

I уровень затухания 3дб - 0,7 ^. U_мах

П уровень затухания 6дб - 0,5 ^. U_мах

Ш уровень затухания 30дб - 0,03 ^. U_ах