Порядок проектирования активного фильтра.

1. Задаются технические требования на АЧХ и ФЧХ.

2. По техническим требованиям составляется передаточная функция(далее - ПФ) и определяются полюса и нули.

3. Конструирование самого фильтра состоит в выборе схемы, которая обладает той же передаточной функцией, что и устройство.

пример: ФВЧ (фильтр высоких частот)

ФП: - значит нам надо обеспечить 2ой порядок, 2 реакт. элемента (с мнимым значением сопротивления) – конденсатора.

На схему налагаются дополнительные ограничения:

• - минимальная потребляемая мощность,

• - минимальная чувствительность,

• - максимальный динамический диапазон и т. д.

Реализация передаточной функции возможна разными схемотехническими способами.

Фвч(Фильтр высоких частот)

Фильтр верхних частот (далее - ФВЧ) — пропускает высокие частоты входного сигнала, при этом подавляя частоты сигнала меньше, чем частота среза.

Пассивный

Для пассивного фильтра в прошлом семе была RC- цепочка, помните?

ПФ у него была : T(s)=u’/u=R/(R+1/s*C)

(напомню, s= jω)

Активный

значит на ОУ или транзисторах

Здесь нарисован пример на ФВЧ 2го порядка(2 реакт.элемента - конденсатора)

Для 2го порядка - Передаточная функция:

σ _р- это тоже добротность D. Из-за нее возникает вот этот скачок, и величина добротности влияет на его размеры.

ЛАЧХ и ФЧХ:

вот этот скачок

ЛАЧХ наклон вверх +2 (до величины К – коэф. усиления )– т.к 2го порядка, как видите; при маленькой частоте среза амплитуда зависит от числителя, где s²; потом наклон снижается на -2 из-за знаменателя; в итоге – наклон до конца будет 0.

все смотрим по виду ПФ; прикидываем, как она будет себя вести с изменением омеги.

В области верхних частот рабочего диапазона активные фильтры уступают пассивным: практический предел рабочей полосы доходит до 1 МГц, но по мере совершенствования ОУ этот предел будет расширяться. В области нижних частот активные фильтры, не требующие катушек индуктивности, значительно превосходят фильтры пассивные

Применение фвч

Подобный фильтр используется для выделения высоких частот из сигнала и часто используется в обработке аудиосигналов, например в кроссоверах. Ещё одно важное применение фильтра верхних частот — устранение лишь постоянной составляющей сигнала, для чего частоту среза выбирают достаточно низкой.

Фильтр верхних частот используется в простых бестрансформаторных конденсаторных преобразователях напряжения для понижения напряжения переменного тока. К недостаткам таких преобразователей относится их высокая чувствительность к импульсным помехам в источнике переменного тока, а также зависимость выходного напряжения от полного сопротивления нагрузки.

Высокочастотные фильтры используются в обработке изображений для того, чтобы осуществлять преобразования в частотной области (например, для определения границ (англ. Edge detection)).

При включении фильтра верхних частот последовательно с фильтром нижних частот получается полосовой фильтр, предназначенный для выделения из сигнала определённой полосы частот или режекторный фильтр, предназначенный для подавления определённой полосы частот.