37. Интегрирующие цепи. Область применения. Принципиальные электрические схемы. Анализ работы цепи при воздействии сигналов различной формы. Активные интегрирующие цепи

Цепь называется интегрирующей, если напряжение на выходе пропорционально интегралу от напряжения на входе.

• Интегрирующая цепь RC

, если— мало.

Выводы:цепь RC интегрирует при условии:

1.

На практике

2.

• Интегрирующая цепь RL

, если— мало.

Вывод:цепь RL дифференцирует, если:

1.

На практике

2.

Форма некоторых сигналов после интегрирования

1. После интегрирования сигнала sin получается сигнал, который изменяется по закону –cos.

После интегрирования сигнала треугольной формы сигнал изменяется по кривой, близкой к синусоиде.

После интегрирования сигнала прямоугольной формы получается сигнал треугольной формы.

Вывод:интегрирующую цепь называют ещёудлиняющей цепью, т. к. после интегрирования прямоугольного импульса длительность сигнала увеличивается.

Коэффициент передачи интегрирующей цепи

Вывод:цепь интегрирует, если её коэффициент передачиобратно пропорционален частоте.

Чтобы увеличить коэффициент передачи, используют активные интегрирующие цепи, построенные на основе ОУ.

Вывод:эта цепь интегрирует, т. к. её коэффициент передачи обратно пропорционален частоте.

Интегрирующую цепь используют для преобразования сигналов разных по длительностив сигналыразные по амплитуде.

Вывод:при воздействии короткого импульса конденсатор не успевает зарядиться до конца, длительного — успевает. Получается разница в величине выходного напряжения.

38. Понятие об электрических фильтрах, их классификация. Определения полосы пропускания и полосы задерживания фильтров

Электрический фильтр— четырёхполюсник, который токи одних частот пропускает хорошо с малым затуханием ~ 3 дБ, а токи других частот пропускает плохо с большим затуханием ~ 30 дБ.

Основными характеристиками фильтра является зависимость его рабочего затухания от частоты.

Частота среза — частота, на которой рабочее затухание равно 3 дБ.

— допустимое затухание, задаётся техническими условиями.

— соответствует допустимому затуханию (допустимая частота)

ПП (полоса пропускания) — область частот, где рабочее затухание меньше 3 дБ.

ПЗ (полоса задерживания) — область частот, где рабочее затухание выше допустимого.

Между ПП и ПЗ лежит промежуточная полоса.

Классификация электрических фильтров:

1. по расположению ПП:

• ФНЧ — фильтр нижних частот

• ФВЧ — фильтр верхних частот

• ПФ — полосовой фильтр

• РФ — режекторный фильтр

2. по элементной базе:

• фильтры LC

• фильтры RC — активные фильтры

• специальные типы фильтров:

– пьезоэлектрический фильтр;

– магнитострикционный фильтр;

– электромеханический фильтр.

3. по математическому обеспечению:

• фильтры Баттерворта

• фильтры Чебышева

• фильтры Золотарёва

Фильтр Баттервортаимеет самую плоскую характеристику в ПП, однако в ПЗ характеристика идёт не круто, и это его недостаток.

Чтобы получить более крутую характеристику, применяют фильтр Чебышева, но у него появляется волнистость в ПП, это его недостаток.

Чтобы получить ещё более крутую характеристику, используют фильтр Золотарёва, но у него кроме волнистости в ПП появляется ещё провал характеристики в ПЗ, и это его недостаток.

39. Фильтры нижних частот Баттерворта. Электрическая схема фильтра, прохождение токов различных частот, характеристика рабочего затухания. Порядок расчета фильтра

ФНЧ Баттерворта должен пропускать в нагрузку токи нижних частот.

Баттерворт предложил следующую формулу рабочего затухания:

, где

n — порядок фильтра

— нормированная частота:

Реализовать такую характеристику можно с помощью элементов L и C. Сколько в схеме таких элементов, таков порядок фильтра.

ФНЧ 1-го порядка

Катушку ставят последовательно с нагрузкой, потому что её сопротивление с ростом частоты увеличивается, значит токи НЧ легко пройдут в нагрузку, а токи ВЧ задержатся.

Конденсатор ставят параллельно с нагрузкой, потому что его сопротивление с ростом частоты уменьшается, значит токи ВЧ замкнутся через конденсатор, а токи НЧ пойдут в нагрузку.

Чтобы получить схему более высокого порядка, элементы соединяют по лестничной схеме.

ФНЧ Баттерворта 5-го порядка

Более экономичной является схема, где больше конденсаторов.

Расчёт ФНЧ Баттерворта

1. Определяем порядок фильтра

2. Чертим схему полученного порядка

3. Определяем постоянные преобразования фильтра

4. Для идеального фильтра:

Получена специальная таблица нормированных коэффициентов фильтров Баттерворта.

Чтобы найти элементы ФНЧ, надо постоянные преобразования умножитьна коэффициенты из таблицы: