Активные фильтры

Электрическим фильтром называют устройство, пропускающее сигналы одних частот и задерживающее сигналы других частот. Область пропускаемых частот называется полосой пропускания, а область задерживаемых частот - полосой заграждения. В зависимости от формы амплитудно-частотной характеристики различают следующие типы фильтров: фильтры нижних частот (ФНЧ), фильтры верхних частот (ФВЧ), полосовые (ПФ) и заграждающие или режекторные (РФ) фильтры. Современные аналоговые фильтры конструируются на основе операционных усилителей с внешней обвязкой резисторами и конденсаторами, создающей необходимые частотные свойства фильтра. Фильтры одного типа различаются порядком, определяемым степенью оператора Лапласа в знаменателе характеристического уравнения в знаменателе передаточной функции фильтра. Чем выше порядок фильтра, тем круче склоны частотной характеристики, но сложнее схема и труднее обеспечить стабильность характеристик и настройку параметров: коэффициента передачи К₀ , характеристической частоты затухания ω₀ , и коэффициента затухания ξ.

На рис.2.67 показана принципиальная схема и характер АЧХ фильтра низких частот второго порядка с повторителем напряжения на операционном усилителе. Для R₁=R₂=R основные параметры можно представить в виде:

Выбрав R, получим:

На рис.2.68. показан фильтр верхних частот второго порядка на основе повторителя. Приняв С₁=С₂=С, получим:

На рис.2.69 показан вид амплитудно-частотных характеристик полосового и заграждающего фильтров. Любой селективный усилитель играет роль активного полосового фильтра. Полосовые фильтры применяются в случаях, когда необходимо выделить из многочастотного входного сигнала полезный сигнал заданной частоты. Напротив, режекторный фильтр подавляет сигналы, находящиеся в полосе подавления. Например, помехи частоты питающей сети. 8