Поняття про активні та пасивні фільтри
Активний фільтр - один з видів аналогових електронних фільтрів, в якому є один або кілька активних компонентів, наприклад транзистор або операційний підсилювач.
Активні фільтри включають крім резисторів і конденсаторів операційні підсилювачі і рідше - котушки індуктивності, оскільки вони громіздкі і дорогі. Гідність активних фільтрів – їх компактність, найкращі характеристики, зокрема здатність посилювати сигнали, дешевизна.
У активних фільтрах використовується принцип відокремлення елементів фільтра з інших електронних компонент схеми. Часто буває необхідно, щоб вони не впливали на роботу фільтра. Застосування підсилювачів в активних фільтрах дозволяє збільшити нахил частотної характеристики смуги придушення, що недосяжно при каскадному з'єднанні пасивних RC-ланцюжків.
Існує кілька різних типів активних фільтрів, деякі з яких також мають пасивну форму:
Фільтр високих частот - послаблює (зазвичай значно) амплітуди гармонійних складових сигналу нижче від частоти зрізу.
Фільтр низьких частот - послаблює (зазвичай значно) амплітуди гармонійних складових сигналу вище за частоту зрізу.
Смужковий фільтр - послаблює (зазвичай значно) амплітуди гармонійних складових сигналу вище та нижче деякої смуги.
Режекторний фільтр - послаблює (зазвичай значно) амплітуди гармонійних складових сигналу певної обмеженої смузі частот.
В області верхніх частот робочого діапазону активні фільтри поступаються пасивним: практична межа робочої смуги доходить до 1 МГц, але принаймнівдосконалення ОУ ця межа розширюватиметься. В області нижніх частот активні фільтри, що не потребують котушок індуктивності, значно перевершують пасивні фільтри.
Пасивний фільтр - електронний фільтр, що складається тільки з пасивних компонентів, таких як, наприклад, конденсатори та резистори. Пасивні фільтри не вимагають джерела енергії для свого функціонування. На відміну від активних фільтрів пасивних фільтрах немає посилення сигналу по потужності. Майже завжди пасивні фільтри є лінійними.
Пасивні фільтри використовуються повсюдно в радіо- та електронній апаратурі, наприклад, в акустичних системах, джерелах безперебійного живлення тощо.
Фільтр, що згладжує - пристрій для згладжування пульсацій після випрямлення змінного струму діодним мостом. Найпростішим фільтром, що згладжує, є електролітичний конденсатор великої ємності, встановлений на схемі паралельно навантаженню, дотримуючись полярності конденсатора. Нерідко встановлюється паралельно електролітичного конденсатора плівковий (або керамічний) для змінного струму ємністю 0,01 мікрофаради, для усунення перешкод мережі 220.
Основним параметром фільтрів, що згладжують єкоефіцієнт згладжування, яким називається відношення коефіцієнта пульсації на вході до коефіцієнти пульсації на виході або тобто. на навантаженні.
де -це амплітуди першої гармоніки напруг на вході та виході фільтра відповідно; - постійні складові напруги на вході та виході фільтра.
Вибір фільтрів залежить від задуму розробника радіоелектронного вузла, а також від типу випрямлячів, які відрізняють від однонапівперіодних до мостових. Якщо вибрати П-фільтр, його елементи розраховують так:
де f - Частота мережі живлення; Rn – опір навантаження; С – ємність (конденсатор); Lдр-індуктивність дроселя в ланцюзі; мкф (мікрофарад) та Гн (генрі) – одиниці виміру для ємності та індуктивності.
Кп1? (1-0,4) для двонапівперіодного випрямляча.
Для Г-фільтра елементи реостатноємного ланцюга розраховуються, як
де U1, U2 – напруги на вході та виході фільтра; RH,JH - опір навантаження і струм через нього; Rф, Сф - опір та ємність Г-фільтра.
Після фільтрації випрямленої напруги в радіоелектронних вузлах, для їх ще якіснішого живлення встановлюють параметричні стабілізатори напруги.
Для вибору та розрахунку стабілізатора потрібно: Unmax, Unmin – граничні значення напруги живлення; Jcmax, Jcmin – граничні значення струму стабілізатора; Uc, JH – стабілізована напруга на навантаженні та струм через неї.
Після цього виводять ще кілька параметрів і вибирають за довідковими даними відповідні радіоелектронні компоненти.
Знаходять при заданому JH
При сильних флуктуаціях JH знаходять граничні значення Jc і вибирають відповідне. Після всього іншого необхідно визначити обмежувальний опір.
коефіцієнт згладжування самого стабілізатора:
тут rg- диференціальний опір параметричного стабілізатора.