Это нужно знать

Общий перечень знаний –
на этой странице



Онлайн расчёт режекторных фильтров на RC цепях

Пассивные и активные режекторные фильтры на ОУ. Калькуляторы

Режекторный фильтр – не частый гость в наших краях. Зверь редкий, нелюдимый, но для радиолюбительского хозяйства – весьма полезный. Внешне напоминает полосовых собратьев, но охотится исключительно за сигналами вокруг центральной частоты и мало активен на частотах, выходящих за пределы отведённого ему диапазона.

Для начала определимся с терминологией.
Полосно-заграждающий фильтр (он же – режекторный фильтр, он же – фильтр-пробка) – электронный или любой другой фильтр, не пропускающий сигналы со входа на выход в определённой полосе частот (полосе подавления), но имеющий близкий к единице коэффициент передачи при более низких и более высоких частотах.
Эта полоса подавления характеризуется шириной полосы режекции (заграждения) и расположена вокруг центральной частоты подавления fо.
Заграждающий фильтр, предназначенный для подавления одной определённой частоты, называется узкополосным заграждающим фильтром или фильтром-пробкой.

Для описания режекторных фильтров используют следующие параметры:
центральная частота подавления fо;
две граничных частоты – нижняя fн и верхняя fв, при которых Кu = 0,7mах;
диапазон частот Δf = fв − fн, называемый полосой задержания;
параметр Q = (fв + fн)/(2Δf), называемый добротностью.

Схемы простейших Т-образных фильтров и пример их амплитудно-частотной характеристики приведены на Рис.1.

Рис.1 Простейшие Т-образные фильтры и пример их АЧХ

Центральная частота подавления этих фильтров рассчитывается по формуле: fо = 1/(2π*R*C) при R1=R2=R, C1=C2=C. Глубина режекции – всего 10 дБ, а полоса задержания составляет значение, в 5-6 раз превышающее fо.

Именно в силу указанных выше хилых характеристик – подобные простейшие цепи уступили позиции двойным Т-образным RC-фильтрам (Рис.2), часто называемым 2ТФ.
Т-образный режекторный фильтр
Рис.2 Схема простого двойного Т-образного режекторного фильтра (слева), с возможностью регулировки центральной частот (справа)

Двойной Т-образный RC-фильтр при определённых условиях (симметрия моста, точный подбор элементов, согласование входа и выхода) почти полностью подавляет центральную частоту fo. Глубина режекции (подавления частоты fo) при работе на высокоомную нагрузку достигает 50 дБ. Добротность Q – около 0,3.

На Рис.2 (слева) приведена классическая схема двойного Т-образного режекторного фильтра, на Рис.2 (справа) – с возможностью плавной регулировки центральной частоты подавления.

Начнём с нерегулируемой схемы.
Обычно выбираются следующие соотношения элементов R2=R1, R3=R1/2.
Номиналы этих резисторов должны быть на порядок больше выходного импеданса предыдущего каскада и на порядок меньше входного сопротивления последующего.
Ничего не изменилось, центральная частота вычисляется по формуле fо = 1/(2π*R*C).
Приведём калькулятор для расчёта элементов двойных режекторных фильтров.

Онлайн расчёт двойных Т-образных режекторных RC-фильтров

 Сопротивление резистора R1
 Центральная частота подавления fо 
  
 Ёмкость конденсатора С
 Сопротивление резистора R2
 Сопротивление резистора R3


При желании ввести регулировку центральной частоты подавления fо с диапазоном перекрытия по частоте более чем в 2 раза, при сохранении параметров, присущих двойным Т-образным режекторным фильтрам, имеет смысл воспользоваться схемой, приведённой на Рис.2 (справа).

Значение резистора R1 должно в 6 раз превышать суммарную величину R2, R3 и R4, поэтому его следует выбирать номиналом не менее 100 кОм.
Формула для расчёта частоты подавления fо = 1/(2πС3×R3_1×R3_2), где R3_1 - сумма сопротивлений слева от регулирующего вывода R3, а R3_2 – справа.
Нарисуем калькулятор и для таких фильтров.

Онлайн расчёт перестраиваемых режекторных RC-фильтров

 Сопротивление резистора R1
 Средняя частота перестройки fо 
  
 Ёмкость конденсатора С
 Сопротивление резистора R2
 Сопротивление переменника R3
 Сопротивление резистора R4
 Нижняя граница перестройки fо
 Верхняя граница перестройки fо


Дальнейшего улучшения параметров режекторных фильтров можно добиться введением в схему на Рис.2 положительной обратной связи, подаваемой в точки, идущие к земляной шине.
В результате подобных действий фильтры становятся активными и приобретают следующий вид:
Активные режекторные фильтры
Рис.3 Схема активного двойного Т-образного режекторного фильтра (слева), с возможностью регулировки добротности (справа)

На Рис.3 (слева) приведена схема активного режекторного фильтра на основе простого двойного Т-моста.
Значение добротности определяется отношением значений резисторов K=R5/R4. При изменении этого отношения в диапазоне К=0,01...0,2 добротность Q меняется практически линейно и принимает значения от 30 до 2. Дальнейшее увеличение параметра К не приветствуется, в связи с ухудшением неравномерности АЧХ в полосе пропускания.

Для желающих же регулировать значение добротности в более широких пределах на Рис.3 (справа) приведена схема активного режекторного фильтра на двух операционных усилителях. Здесь переменный резистор R4 позволяет изменять добротность в пределах 0,3...50.

А при необходимости получить перестраиваемый по частоте активный режекторный фильтр, регулирующий вывод переменного резистора R3 на Рис.2 (справа), точно таким же образом подключается к выходу операционного усилителя. Результатом является схема, изображённая на Рис.4 (слева).

Активные режекторные фильтры
Рис.4 Схема перестраиваемого по частоте активного режекторного
фильтра (слева), с регулировкой частоты и добротности – (справа)


На Рис.4 (справа) приведена схема режекторного фильтра, позволяющая в широких пределах регулировать как частоту подавления, так и добротность.

Обе таблицы для расчёта частотозадающих элементов остаются в силе!

Ну, да и хватит, на следующей странице будем мурыжить режекторные LC фильтры.


  Дальше      

 

Главная страница | Наши разработки | Полезные схемы | Это нужно знать | Вопросы-ответы | Весёлый перекур
© 2017 Vpayaem.ru   All Rights Reserved

     
     

Онлайн расчёт режекторных фильтров на RC цепях

Пассивные и активные режекторные фильтры на ОУ. Калькуляторы

Режекторный фильтр – не частый гость в наших краях. Зверь редкий, нелюдимый, но для радиолюбительского хозяйства – весьма полезный. Внешне напоминает полосовых собратьев, но охотится исключительно за сигналами вокруг центральной частоты и мало активен на частотах, выходящих за пределы отведённого ему диапазона.

Для начала определимся с терминологией.
Полосно-заграждающий фильтр (он же – режекторный фильтр, он же – фильтр-пробка) – электронный или любой другой фильтр, не пропускающий сигналы со входа на выход в определённой полосе частот (полосе подавления), но имеющий близкий к единице коэффициент передачи при более низких и более высоких частотах.
Эта полоса подавления характеризуется шириной полосы режекции (заграждения) и расположена вокруг центральной частоты подавления fо.
Заграждающий фильтр, предназначенный для подавления одной определённой частоты, называется узкополосным заграждающим фильтром или фильтром-пробкой.

Для описания режекторных фильтров используют следующие параметры:
центральная частота подавления fо;
две граничных частоты – нижняя fн и верхняя fв, при которых Кu = 0,7mах;
диапазон частот Δf = fв − fн, называемый полосой задержания;
параметр Q = (fв + fн)/(2Δf), называемый добротностью.

Схемы простейших Т-образных фильтров и пример их амплитудно-частотной характеристики приведены на Рис.1.

Рис.1 Простейшие Т-образные фильтры и пример их АЧХ

Центральная частота подавления этих фильтров рассчитывается по формуле: fо = 1/(2π*R*C) при R1=R2=R, C1=C2=C. Глубина режекции – всего 10 дБ, а полоса задержания составляет значение, в 5-6 раз превышающее fо.

Именно в силу указанных выше хилых характеристик – подобные простейшие цепи уступили позиции двойным Т-образным RC-фильтрам (Рис.2), часто называемым 2ТФ.
Т-образный режекторный фильтр
Рис.2 Схема простого двойного Т-образного режекторного фильтра (слева), с возможностью регулировки центральной частот (справа)

Двойной Т-образный RC-фильтр при определённых условиях (симметрия моста, точный подбор элементов, согласование входа и выхода) почти полностью подавляет центральную частоту fo. Глубина режекции (подавления частоты fo) при работе на высокоомную нагрузку достигает 50 дБ. Добротность Q – около 0,3.

На Рис.2 (слева) приведена классическая схема двойного Т-образного режекторного фильтра, на Рис.2 (справа) – с возможностью плавной регулировки центральной частоты подавления.

Начнём с нерегулируемой схемы.
Обычно выбираются следующие соотношения элементов R2=R1, R3=R1/2.
Номиналы этих резисторов должны быть на порядок больше выходного импеданса предыдущего каскада и на порядок меньше входного сопротивления последующего.
Ничего не изменилось, центральная частота вычисляется по формуле fо = 1/(2π*R*C).
Приведём калькулятор для расчёта элементов двойных режекторных фильтров.

Онлайн расчёт двойных Т-образных режекторных RC-фильтров

 Сопротивление резистора R1
 Центральная частота подавления fо 
  
 Ёмкость конденсатора С
 Сопротивление резистора R2
 Сопротивление резистора R3


При желании ввести регулировку центральной частоты подавления fо с диапазоном перекрытия по частоте более чем в 2 раза, при сохранении параметров, присущих двойным Т-образным режекторным фильтрам, имеет смысл воспользоваться схемой, приведённой на Рис.2 (справа).

Значение резистора R1 должно в 6 раз превышать суммарную величину R2, R3 и R4, поэтому его следует выбирать номиналом не менее 100 кОм.
Формула для расчёта частоты подавления fо = 1/(2πС3×R3_1×R3_2), где R3_1 - сумма сопротивлений слева от регулирующего вывода R3, а R3_2 – справа.
Нарисуем калькулятор и для таких фильтров.

Онлайн расчёт перестраиваемых режекторных RC-фильтров

 Сопротивление резистора R1
 Средняя частота перестройки fо 
  
 Ёмкость конденсатора С
 Сопротивление резистора R2
 Сопротивление переменника R3
 Сопротивление резистора R4
 Нижняя граница перестройки fо
 Верхняя граница перестройки fо


Дальнейшего улучшения параметров режекторных фильтров можно добиться введением в схему на Рис.2 положительной обратной связи, подаваемой в точки, идущие к земляной шине.
В результате подобных действий фильтры становятся активными и приобретают следующий вид:
Активные режекторные фильтры
Рис.3 Схема активного двойного Т-образного режекторного фильтра (слева), с возможностью регулировки добротности (справа)

На Рис.3 (слева) приведена схема активного режекторного фильтра на основе простого двойного Т-моста.
Значение добротности определяется отношением значений резисторов K=R5/R4. При изменении этого отношения в диапазоне К=0,01...0,2 добротность Q меняется практически линейно и принимает значения от 30 до 2. Дальнейшее увеличение параметра К не приветствуется, в связи с ухудшением неравномерности АЧХ в полосе пропускания.

Для желающих же регулировать значение добротности в более широких пределах на Рис.3 (справа) приведена схема активного режекторного фильтра на двух операционных усилителях. Здесь переменный резистор R4 позволяет изменять добротность в пределах 0,3...50.

А при необходимости получить перестраиваемый по частоте активный режекторный фильтр, регулирующий вывод переменного резистора R3 на Рис.2 (справа), точно таким же образом подключается к выходу операционного усилителя. Результатом является схема, изображённая на Рис.4 (слева).

Активные режекторные фильтры
Рис.4 Схема перестраиваемого по частоте активного режекторного
фильтра (слева), с регулировкой частоты и добротности – (справа)


На Рис.4 (справа) приведена схема режекторного фильтра, позволяющая в широких пределах регулировать как частоту подавления, так и добротность.

Обе таблицы для расчёта частотозадающих элементов остаются в силе!

Ну, да и хватит, на следующей странице будем мурыжить режекторные LC фильтры.


  Дальше      

  ==================================================================