Русская Википедия:Частота среза

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Файл:Butterworth response-ru.svg
Пример ЛАЧХ фильтра Баттерворта 1-го порядка[1] с отмеченной частотой среза −3 дБ.
Файл:Bandwidth-ru.svg
Верхняя (<math>f_2</math>) и нижняя (<math>f_1</math>) частоты среза некоторого полосового фильтра.

Частота́ сре́за (частота отсе́чки) <math>f_c</math> — частота, выше или ниже которой мощность выходного сигнала некоторого линейного частотно-зависимого объекта, например, электронной схемы, уменьшается в два раза[2] от мощности в полосе пропускания при воздействии на вход неизменного по амплитуде сигнала.

Амплитудно-частотная характеристика на частоте среза имеет спад до уровня <math>-\log_{10} 2</math> (приблизительно −3 дБ) относительно уровня в полосе пропускания.

Пример вычисления частоты среза и коэффициента передачи на частоте среза фильтра нижних частот 1-го порядка

Фильтр нижних частот (ФНЧ) 1-го порядка имеет комплексную передаточную функцию <math>H(s)</math> вида:

<math>H(s) = \frac {1}{1+\alpha s},</math>
где <math>s</math> — комплексная переменная преобразования Лапласа;
<math>\alpha</math> — параметр фильтра, константа.

В случае подачи на вход фильтра гармонического сигнала с частотой <math>\omega</math> в установившемся режиме комплексная передаточная функция имеет вид:

<math>H(j \omega) = \frac {1}{1+\alpha j \omega},</math>
где буквой <math>j</math> обозначена мнимая единица;
<math>\omega</math> — угловая частота.

Эта функция имеет единственный полюс (частота, при которой знаменатель дроби обращается в 0) на частоте <math>\omega_c = 2\pi f_c = 1/{\alpha},</math> <math>f_c</math> — частота среза.

Модуль коэффициента передачи этого ФНЧ в зависимости от частоты (эту функцию принято называть амплитудно-частотной характеристикой) имеет вид:

<math>\left | H(j\omega) \right | = \left | \frac {1}{1+\alpha j \omega} \right | =\sqrt{ \frac {1}{1 + \alpha^2\omega^2}}.</math>

Модуль коэффициента передачи на частоте полюса:

<math>\left | H(j\omega_ \mathrm c) \right |= \sqrt{ \frac {1}{1 + \alpha^2\omega_\mathrm c ^2}} = \frac {1}{\sqrt{2}} .</math>

То есть, на частоте полюса коэффициент передачи уменьшается в <math>\sqrt{2}.</math> В рассмотренном примере частота среза равна частоте полюса.

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Ссылки

Шаблон:Elec-stub

  1. Порядок фильтра равен порядку (степени алгебраического уравнения) знаменателя передаточной функции (ЛАФЧХ) фильтра. Как правилоШаблон:Уточнить, порядок фильтра равен количеству входящих в него сосредоточенных реактивных элементов.
  2. При этом амплитуда сигнала на частоте среза равна <math>\frac{1}{\sqrt{2}} \approx 0,707</math> от амплитуды сигнала в полосе пропускания.