Электроника:Переменный ток/Фильтры/Что такое фильтр?
| Поддержать проект | Содержание | Теория | Практика | Проверка знаний | Рецепты | Резерв | Резерв | Резерв | Резерв | Резерв |
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.