г. Санкт-Петербург,
ул. Магнитогорская, дом 51, литера Ю
Время работы: с 9-00 до 21-00
8 (812) 409-48-23 Звонок по России бесплатный sale@chipdocs.ru

Фильтры

Есть вопросы? Напишите нам.

Eaton
Panasonic
VISHAY

Электронные фильтры представляют собой электрические цепи, предназначенные для удаления, ослабления или изменения характеристик электрических сигналов. В частности, микросхемы фильтра уменьшают амплитуду и фазу нежелательных сигналов определенных частот.

Что такое полосовые фильтры

Функции полосового фильтра используются там, где желательно передавать сигналы в определенной полосе частот и блокировать сигналы более низких и высоких частот. Это то, что делается при «настройке» на желаемую частоту, такую ​​как радио- или телевизионный сигнал.

Alt: Микросхемы фильтров

Полосовой фильтр также можно назвать фильтром выбора полосы, поскольку он выбирает определенный частотный диапазон для пропускания сигнала без ослабления. Этот тип фильтра является наиболее часто используемым. Полосовые фильтры могут быть построены из всех распространенных сред линий передачи, от волновода до микрополосковой линии. 

Основная особенность геометрии микросхемы полосового фильтра состоит в том, что он может состоять из резонаторов, связанных на пути передачи сигнала, а число его полюсов связано с числом резонансных мод фильтра.

Типы полосовых фильтров

Известно, что планарные резонаторы имеют высокие омические потери, особенно на высоких частотах, что исключает их применение в высокоэффективных узкополосных фильтрах. Обычно они ограничиваются нижним микроволновым диапазоном (до 15 ГГц) и только в том случае, если вносимые потери и селективность по наклону не являются серьезной проблемой. 

Некоторые планарные фильтры с улучшенной добротностью возможны в сочетании с полосковыми и подвесными микрополосковыми структурами (до 30 ГГц). В области более высоких микроволн и далеко в области миллиметровых волн чаще всего используются волноводные фильтры. 

С появлением коммерческих широкополосных систем в миллиметровом диапазоне вернулись квазипланарные фильтры. Коаксиальные линейные и диэлектрические резонаторные фильтры чаще всего используются в нижнем СВЧ-диапазоне, если необходимы высокие значения добротности или небольшие размеры. Кроме того, для приложений миллиметрового диапазона созданы легкие диэлектрические фильтры с малыми потерями.

Alt: Полосовые фильтры СВЧ

Одной из наиболее сложных проблем полосовых фильтров (особенно узкополосных) является необходимость постфабрикационной настройки. Допуски на изготовление и неопределенность материалов, а также неточные методы проектирования могут способствовать необходимости настройки. Методы проектирования, основанные на теории поля, могут в некоторой степени решить эту проблему.

Сейчас можно купить микросхемы фильтра полосового планарного типа в нескольких наиболее часто используемых конфигурациях резонаторов:

Для чего используется фильтр нижних частот?

Низкочастотные фильтры имеют такие функции, как сглаживание, реконструкция и обработка речи, и могут применяться в аудиоусилителях, эквалайзерах и динамиках. Их также можно использовать вместе с высокочастотными фильтрами для формирования полосовых и режекторных фильтров. 

Действие режекторного фильтра обратно функциям его полосового аналога и сводится к ослаблению сигнала в своей полосе задерживания, пропуская все частоты за ее пределами. Режекторные фильтры — это тип полосового фильтра, который ослабляет очень узкий набор частот, который может быть создан из комбинации фильтров нижних и верхних частот с частотами среза, очень близкими друг к другу.

Что такое схема фильтра нижних частот?

Существует множество различных микросхем фильтра НЧ, которые характеризуются своим порядком и амплитудной характеристикой или типом описывающего ее полинома (Баттерворта, Чебышева, эллиптического или Бесселя):

  1. Баттерворта — ровная характеристика в полосе пропускания и адекватная скорость спада.
  2. Чебышев - частота среза круче, чем у Баттерворта, за счет изменения амплитуды, известного как пульсация в полосе пропускания.
  3. Эллиптический (или Кауэровский) — по сравнению с чебышевским, срез в полосе задерживания более резкий (без большей пульсации в полосе пропускания), но переходная характеристика хуже.
  4. Бессель - представляет собой компромисс в направлении, противоположном Баттерворту. Переходная характеристика улучшена, но за счет менее крутого среза в полосе задерживания.

Активные фильтры

Активные фильтры представляют собой схемы фильтров, в которых в качестве основного усилительного устройства используется операционный усилитель вместе с некоторыми резисторами и конденсаторами для обеспечения производительности, подобной фильтру на низких частотах.

Основные схемы пассивных фильтров первого порядка, такие как фильтр нижних частот или фильтр верхних частот, могут быть построены с использованием всего одного резистора, включенного последовательно с неполяризованным конденсатором, подключенным к синусоидальному входному сигналу. Недостатком пассивных фильтров является то, что амплитуда выходного сигнала меньше, чем амплитуда входного сигнала, т. е. коэффициент усиления никогда не превышает единицы, а сопротивление нагрузки влияет на характеристики фильтров.

В схемах пассивных фильтров, содержащих несколько каскадов, эта потеря амплитуды сигнала, называемая «затуханием», может стать довольно серьезной. Одним из способов восстановления или контроля потери сигнала является усиление с помощью активных фильтров.

Как следует из названия, активные фильтры содержат в своей микросхеме активные компоненты, такие как операционные усилители, транзисторы или полевые транзисторы. Они получают питание от внешнего источника питания и используют его для повышения или усиления выходного сигнала.

Усиление фильтра также можно использовать для формирования или изменения частотной характеристики схемы фильтра путем создания более избирательной выходной характеристики, делая выходную полосу пропускания фильтра более узкой или даже широкой. Тогда основное различие между «пассивным фильтром» и «активным фильтром» заключается в усилении. На фото представлена микросхема TDA-1013 фильтра усилителя низких частот (УНЧ).

Alt: Микросхема TDA 1013 фильтра усилителя низких частот

Операционный усилитель, используемый в активном фильтре, имеет высокий входной импеданс, низкий выходной импеданс и коэффициент усиления по напряжению, определяемый сетью резисторов.

В отличие от пассивного фильтра верхних частот, который теоретически имеет бесконечную высокочастотную характеристику, максимальная частотная характеристика активного фильтра ограничена произведением усиления на полосу пропускания (или усилением разомкнутого контура) используемого операционного усилителя. Тем не менее, активные фильтры, как правило, намного проще проектировать, чем пассивные фильтры, они обеспечивают хорошие рабочие характеристики, очень хорошую точность с крутым спадом и низкий уровень шума при использовании с хорошей схемой.

У ВАС ОСТАЛИСЬ ВОПРОСЫ?

Оставьте своё имя и номер телефона, и наш менеджер свяжется с вами в течение 15 минут