Электроника:Переменный ток/Фильтры/Что такое фильтр?

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 648.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Что такое фильтр?[1]

Иногда могут понадобиться электрические схемы, где можно выборочно фильтровать одну частоту или диапазон частот из всех частот цепи. Схема, предназначенная для выбора нужной частоты, называется фильтрующей схемой или просто фильтром.

В основном фильтрующие схемы нужны в высокопроизводительных стереосистемах, где определённые диапазоны звуковых частот необходимо усиливать или подавлять для достижения наилучшего качества звука и из соображений энергоэффективности.

Возможно, вы знакомы с эквалайзерами, которые позволяют регулировать амплитуды частотных диапазонов в соответствии с пристрастиями слушателя и акустическими свойствами помещения.

Возможно, вы также знаете, что такое сетевой кроссовер (я про разделительный аудиофильтр, а не про автомобиль), который блокируют доступ определённых диапазонов частот к динамикам.

Твитер (высокочастотный динамик, не путать с твиттером) неэффективен при воспроизведении низкочастотных сигналов, таких как удары барабана. Поэтому между высокочастотным динамиком и выходными клеммами стереосистемы подключена схема кроссовера, что позволяет заблокировать низкочастотные сигналы, передавая только высокочастотные сигналы на выводы динамика.

Это даёт лучшую эффективность аудиосистемы, а значит, и лучшую производительность. И эквалайзеры, и кроссоверы являются примерами фильтров, предназначенных для фильтрации определённых частот.

Еще одно практическое применение схем-фильтров – «кондиционирование» несинусоидальных форм напряжения в силовых цепях (т.е. путём фильтрации преобразование несинусоидального напряжения в синусоидальное).

Некоторые электронные устройства чувствительны к наличию гармоник в напряжении источника питания, поэтому для нормальной работы требуется стабилизация мощности. Если искажённое синусоидальное напряжение содержит последовательность гармонических сигналов, добавленных к основной частоте, тогда необходима фильтрующая схема, которая пропускает только основную частоту сигнала, блокируя все (более высокочастотные) гармоники.

В этой главе мы узнаем, как устроены некоторые элементарные схемные фильтры. Чтобы не перегружать лекции матаном, будем широко использовать программу SPICE в качестве инструмента анализа, отображая диаграммы Боде (зависимость амплитуды от частоты) для различных типов фильтров.

Не стоит забывать, что все эти схемы можно проанализировать и по нескольким частотным точкам путём многократного последовательно-параллельного анализа, аналогично тому, как в предыдущей главе мы разобрали схему с двумя разночастотными источниками напряжения (на 60 и на 90 Гц). Но на такой анализ требуется много времени и сил, так как придётся в отдельности производить расчёты рабочих и видоизменённых схем для каждой частоты.

Итог

  • Фильтр представляет собой цепь переменного тока, которая отделяет некоторые частоты от других в пределах смешанных частотных сигналов.
  • Звуковые эквалайзеры и сетевые кроссоверы – два широко известных применения фильтрующих схем.
  • Диаграмма Боде представляет собой график амплитуды сигнала или фазы на одной оси и частоты на другой.

См.также

Внешние ссылки