Электрические фильтры. Основные свойства фильтров.
ПЛАН УРОКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА МАЛЫХ ГРУПП по дисциплине Основы электротехники: Электрические фильтры. Основные свойства фильтров.
Автор: Чаплыгина Любовь Петровна
Похожие материалы
| Тип | Название материала | Автор | Опубликован |
|---|---|---|---|
| документ | Электрические фильтры. Основные свойства фильтров. | Чаплыгина Любовь Петровна | 21 Мар 2015 |
| документ | основные свойства функций | Северюхина Ксения Николаевна | 21 Мар 2015 |
| презентация | Основные свойства функции. | Плуталова Ольга Вячеславовна | 1 Апр 2015 |
| документ | Основные свойства функций | Понарьина Евгения Валентиновна | 21 Дек 2015 |
| документ | Тригонометрические функции. Свойства. Основные тригонометрические тождества. Преобразование тригонометрических выражений. | Демина Елена Максимовна | 21 Мар 2015 |
| презентация | Презентация к уроку» Основные свойства жизни» | Ефремова Елена Валериевна | 21 Мар 2015 |
| презентация, документ | Урок-практикум по теме : » Основные свойства степени» | Смирнова Наталья Викторовна | 21 Мар 2015 |
| документ | «Перспектива,основные законы и свойства» | Помылева Татьяна Сергеевна | 30 Мар 2015 |
| разное | тест по геометрии 7 класс основные свойства простейших фигур | Пухальская Надежда Александровна | 21 Мар 2015 |
| презентация | Основные свойства цвета | Пучихина Альфия Харисовна | 21 Мар 2015 |
| презентация | Основные свойства откладывания отрезков и углов | Кадук Татьяна Алексеевна | 21 Мар 2015 |
| документ | Основные свойства простейших геометрических фигур | Бондаренко Мария Михайловна | 21 Мар 2015 |
| документ | Основные свойства электромагнитных волн. | Жулина Ольга Евгеньевна | 21 Мар 2015 |
| документ | Основные классы неорганических соединений: классификация, номенклатура, свойства | Чмиль Светлана Николаевна | 31 Мар 2015 |
| документ | Урок математики по теме «Основные свойства функции» | Баскакова Наталия Владимировна | 1 Апр 2015 |
| презентация, документ | Кислотно-основные свойства гидроксидов | Шайхутдинова Венера Ахнафовна | 14 Авг 2015 |
| документ | Перечень программ-фильтров контента | Григоренко Анастасия Сергеевна | 20 Мар 2015 |
| документ | конспект занятия на тему «Основные свойства судомоделей» | Коновалов Юрий Владимирович | 21 Мар 2015 |
| презентация | Презентация по теме «Жизнь, основные свойства живого» Диск | Келин Евгений Александрович | 21 Мар 2015 |
| документ | « Оксиды. Классификация оксидов на основные и кислотные, их свойства. Важнейшие оксиды в природе и жизни людей». | Жакашева Удига Каировна | 21 Мар 2015 |
| презентация | Презентация на тему «Основные компоненты компьютера и их свойства» | Шевченко Тарас Валерьевич | 21 Мар 2015 |
| документ | Доклад «Основные принципы концепции и типические свойства методической системы УМК»Перспективная начальная школа»» | Анискина Валентина Анатольевна | 30 Мар 2015 |
| разное | Урок окружающего мира в 3 классе Вода в природе. Основные свойства воды. | Миронова Елена Александровна | 31 Мар 2015 |
| разное | Конспект урока биологии 6 класса «Основные свойства живого», УМК Н.И.Сонина | Мокеева Светлана Николаевна | 31 Мар 2015 |
| документ | урок 10 класс «Основные свойства паров ,жидкостей и твердых тел» | Атаманчук Татьяна Борисовна | 31 Мар 2015 |
| документ | архитектура и социум Раздел 4: «Основные свойства архитектурно-пространственных форм» | Тарасова Лада Игоревна | 1 Апр 2015 |
| документ | разработка урока «Рабочее место слесаря. Виды металлов их основные свойства. Тонколистовой металл и проволока» | Баранов Александр Викторович | 1 Апр 2015 |
| документ | Повторение основных вопросов курса общей биологии. Урок на тему » Основные свойства жизни» биология – 11 класс | купреев михаил никитович | 7 Апр 2015 |
| документ | Тест по теме «Основные свойства простейших геометрических фигур» | Капранова Татьяна Викторовна | 24 Сен 2015 |
| презентация | Интернет-фильтры (памятка-презентация) | Калюжная Наталья Алексеевна | 20 Мар 2015 |
| видео | Электрические явления | Старкова Евгения Евгеньевна | 1 Апр 2015 |
| документ | Инструкционная карточка по выполнению практического задания по теме: «Adobe Photoshop. Использование фильтров и анимации» | Тайгулова Татьяна Петровна | 30 Мар 2015 |
| разное | Практическая работа по информатике «Обработка базы данных с помощью фильтров» | Юдина Людмила Александровна | 27 Мая 2015 |
| документ | Правила безопасного поведения. Почему нельзя есть снег или для чего нужны фильтры? | Федерягина Ольга Николаевна | 31 Мар 2015 |
| документ | Конспект ООД в старшей группе. Образовательная область «Познавательное развитие» — «Вода и фильтры для её очистки». | Хохлова Татьяна Геннадьевна | 2 Дек 2015 |
| документ | НООД в области «Познавательное развитие». (Природа) Тема: «Вода. Фильтры для ее очистки» | Купка Людмила Михайлона | 5 Апр 2015 |
| разное | «Зелёные фильтры». Исследовательская работа учениц 3 класса МОУ СОШ п. Салми Алимовой Натальи и Курилович Виктории. | Соловьева Елена Владимировна | 30 Янв 2016 |
| документ | Рабочая программа по биологии 10-11 класс Введение в курс общебиологических явлений (6ч) Основные свойства жизни. Отличительные признаки живого. Биосистема как структурная единица живой материи. Уровни организации живой природы. Биологические мето | Полякова Ася Федоровна | 6 Дек 2015 |
| документ | Электрические явления | Калугина Любовь Ильинична | 21 Мар 2015 |
| презентация, документ | Электрические цепи. | Бойтунова Альбина Васильевна | 21 Мар 2015 |
Почему рассмотренные фильтры нельзя считать идеальными
Электрическим фильтром называется четырехполюсник, устанавливаемый между источником питания и нагрузкой и служащий для беспрепятственного (с малым затуханием) пропускания токов одних частот и задержки (или пропускания с большим затуханием) токов других частот.
Диапазон частот, пропускаемых фильтром без затухания (с малым затуханием), называется полосой пропускания или полосой прозрачности; диапазон частот, пропускаемых с большим затуханием, называется полосой затухания или полосой задерживания. Качество фильтра считается тем выше, чем ярче выражены его фильтрующие свойства, т.е. чем сильнее возрастает затухание в полосе задерживания.
В качестве пассивных фильтров обычно применяются четырехполюсники на основе катушек индуктивности и конденсаторов. Возможно также применение пассивных RC-фильтров, используемых при больших сопротивлениях нагрузки.
Фильтры применяются как в радиотехнике и технике связи, где имеют место токи достаточно высоких частот, так и в силовой электронике и электротехнике.
Для упрощения анализа будем считать, что фильтры составлены из идеальных катушек индуктивности и конденсаторов, т.е. элементов соответственно с нулевыми активными сопротивлением и проводимостью. Это допущение достаточно корректно при высоких частотах, когда индуктивные сопротивления катушек много больше их активных сопротивлений ( ), а емкостные проводимости конденсаторов много больше их активных проводимостей ( ).
Фильтрующие свойства четырехполюсников обусловлены возникающими в них резонансными режимами – резонансами токов и напряжений. Фильтры обычно собираются по симметричной Т- или П-образной схеме, т.е. при или (см. лекцию №14). В этой связи при изучении фильтров будем использовать введенные в предыдущей лекции понятия коэффициентов затухания и фазы.
Классификация фильтров в зависимости от диапазона пропускаемых частот приведена в табл. 1.
Таблица 1. Классификация фильтров
Название фильтра
Диапазон пропускаемых частот
Низкочастотный фильтр (фильтр нижних частот)
Высокочастотный фильтр (фильтр верхних частот)
Полосовой фильтр (полосно-пропускающий фильтр)
Режекторный фильтр (полосно-задерживающий фильтр)
В соответствии с материалом, изложенным в предыдущей лекции, если фильтр имеет нагрузку, сопротивление которой при всех частотах равно характеристическому, то напряжения и соответственно токи на его входе и выходе связаны соотношением
В идеальном случае в полосе пропускания (прозрачности) , т.е. в соответствии с (1) , и . Следовательно, справедливо и равенство , которое указывает на отсутствие потерь в идеальном фильтре, а значит, идеальный фильтр должен быть реализован на основе идеальных катушек индуктивности и конденсаторов. Вне области пропускания (в полосе затухания) в идеальном случае , т.е. и .
Рассмотрим схему простейшего низкочастотного фильтра, представленную на рис. 1,а.
Связь коэффициентов четырехполюсника с параметрами элементов Т-образной схемы замещения определяется соотношениями (см. лекцию № 14)
или конкретно для фильтра на рис. 1,а
Из уравнений четырехполюсника, записанных с использованием гиперболических функций (см. лекцию № 14), вытекает, что
Однако в соответствии с (2) — вещественная переменная, а следовательно,
Поскольку в полосе пропускания частот коэффициент затухания , то на основании (5)
Так как пределы изменения : , — то границы полосы пропускания определяются неравенством
которому удовлетворяют частоты, лежащие в диапазоне
Для характеристического сопротивления фильтра на основании (3) и (4) имеем
Анализ соотношения (7) показывает, что с ростом частоты w в пределах, определяемых неравенством (6), характеристическое сопротивление фильтра уменьшается до нуля, оставаясь активным. Поскольку, при нагрузке фильтра сопротивлением, равным характеристическому, его входное сопротивление также будет равно , то, вследствие вещественности , можно сделать заключение, что фильтр работает в режиме резонанса, что было отмечено ранее. При частотах, больших , как это следует из (7), характеристическое сопротивление приобретает индуктивный характер.
На рис. 2 приведены качественные зависимости и .
Следует отметить, что вне полосы пропускания . Действительно, поскольку коэффициент А – вещественный, то всегда должно удовлетворяться равенство
Так как вне полосы прозрачности , то соотношение (8) может выполняться только при .
В полосе задерживания коэффициент затухания определяется из уравнения (5) при . Существенным при этом является факт постепенного нарастания , т.е. в полосе затухания фильтр не является идеальным. Аналогичный вывод о неидеальности реального фильтра можно сделать и для полосы прозрачности, поскольку обеспечить практически согласованный режим работы фильтра во всей полосе прозрачности невозможно, а следовательно, в полосе пропускания коэффициент затухания будет отличен от нуля.
Другим вариантом простейшего низкочастотного фильтра может служить четырехполюсник по схеме на рис. 1,б.
Схема простейшего высокочастотного фильтра приведена на рис. 3,а.
Для данного фильтра коэффициенты четырехполюсника определяются выражениями
Как и для рассмотренного выше случая, А – вещественная переменная. Поэтому на основании (9)
Данному неравенству удовлетворяет диапазон изменения частот
Характеристическое сопротивление фильтра
изменяясь в пределах от нуля до с ростом частоты, остается вещественным. Это соответствует, как уже отмечалось, работе фильтра, нагруженного характеристическим сопротивлением, в резонансном режиме. Поскольку такое согласование фильтра с нагрузкой во всей полосе пропускания практически невозможно, реально фильтр работает с в ограниченном диапазоне частот.
Вне области пропускания частот определяется из уравнения
при . Плавное изменение коэффициента затухания в соответствии с (14) показывает, что в полосе задерживания фильтр не является идеальным.
Качественный вид зависимостей и для низкочастотного фильтра представлен на рис. 4.
Следует отметить, что другим примером простейшего высокочастотного фильтра может служить П-образный четырехполюсник на рис. 3,б.
Полосовой фильтр формально получается путем последовательного соединения низкочастотного фильтра с полосой пропускания и высокочастотного с полосой пропускания , причем . Схема простейшего полосового фильтра
приведена на рис. 5,а, а на рис. 5,б представлены качественные зависимости для него.
У режекторного фильтра полоса прозрачности разделена на две части полосой затухания. Схема простейшего режекторного фильтра и качественные зависимости для него приведены на рис.6.
В заключение необходимо отметить, что для улучшения характеристик фильтров всех типов их целесообразно выполнять в виде цепной схемы, представляющей собой каскадно включенные четырехполюсники. При обеспечении согласованного режима работы всех n звеньев схемы коэффициент затухания такого фильтра возрастает в соответствии с выражением , что приближает фильтр к идеальному.
- Основы теории цепей: Учеб. для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.
- Каплянский А. Е. и др. Электрические основы электротехники. Изд. 2-е. Учеб. пособие для электротехнических и энергетических специальностей вузов. -М.: Высш. шк., 1972. -448с.
Контрольные вопросы и задачи
- Для чего служат фильтры?
- Что такое полосы прозрачности и затухания?
- Как классифицируются фильтры в зависимости от диапазона пропускаемых частот?
- В каком режиме работают фильтры в полосе пропускания частот?
- Почему рассмотренные фильтры нельзя считать идеальными?
- Как можно улучшить характеристики фильтра?
- Определить границы полосы прозрачности фильтров на рис. 1,а и 3,а, если L=10 мГн, а С=10 мкФ.
Знакомство с частотными фильтрами. Часть 1: как спроектировать и немного схитрить
Представьте: вы принимаете аналоговый сигнал, смотрите на результаты показаний и видите, что синусоиду «перекосило». Все из-за плохой селективности вашего приемника и шумов, которые он принимает. Чтобы выделить и выровнять полезный сигнал и не слушать бесконечное шипение, в радиоприемнике должны быть качественные фильтры. Но что это такое, как они работают и какими бывают? Давайте разбираться.
Используйте навигацию, если не хотите читать текст полностью:
Что такое частотный фильтр
Синий сигнал — с шумами, оранжевый — идеальный, абсолютно чистый. Фильтр не может на 100% выпрямить сигнал, флуктуации все равно будут (см. пример, зеленый — отфильтрованный сигнал).
Частотный фильтр — это электрическая цепь, которая эффективно пропускает только одну область частот. Устройство позволяет «игнорировать» лишние частоты. Тем самым выделять и выравнивать сигналы любой формы — квадратные, синусоидальные, треугольные и другие.
Пример диапазона частот усиливаемого сигнала. Зависимость коэффициента пропускания по напряжению от частоты сигнала.
Фильтры широко применяют в измерительной, электронно вычислительной и радиотехнике. Яркий пример из схемотехники приемно-передающих устройств — ФНЧ/ ФПЧ в супергетеродинах и приемниках прямого преобразования, которые помогают выделить определенную частоту из диапазона.
Типичная схема супергетеродина.
Фильтры используют не только в радиостанциях, усилителях и другой профессиональной технике. Их можно встретить в любом приемно-передающем устройстве — например, в смартфоне или роутере. Если говорить о более «прекрасном», то фильтры используют в эквалайзерах для обработки аудиосигналов.
Эквалайзер FabFilter Pro-Q2.
Какие бывают фильтры
Чаще всего можно встретить фильтры нижних частот (ФНЧ) и верхних (ФВЧ), а также полосовые и заградительные.
Фильтр верхних частот — пропускает частоты выше частоты среза.
Фильтр нижних частот — пропускает частоты ниже частоты среза.
Полосовой фильтр — пропускает определенную полосу.
Заградительный фильтр — не пропускает частоты определенной полосы, но пропускает колебания, выходящие за ее пределы.
Частота среза — это такая частота, после которой идет фронт (спад) с полосы пропускания на полосу заграждения. Посмотрим, как это выглядит на АЧХ ФНЧ:
Видно, что с увеличением частоты падает коэффициент передачи.
И вот простое правило: чем круче спад, тем круче фильтр.
Соответственно, для названных видов фильтров АЧХ будут следующими:
АЧХ для ФНЧ, ФВЧ, полосового и режекторного (заградительного) фильтров.
Согласитесь — красивые рисунки! Но как получить это на плате практике?
Очередной резистивный делитель, или из чего состоят фильтры
На самом деле, схема фильтра напоминает резистивный делитель (делитель напряжения на резисторах). Посмотрите сами:
Слева — резистивный делитель, справа — электрический фильтр.
Разница буквально в одном элементе: вместо резистора стоит конденсатор. Но на АЧХ это влияет очень сильно. При включении делителя АЧХ будет стабильна, то есть частота источника на выходную амплитуду никак влиять не будет. Другая ситуация с фильтром: на определенной частоте появляется явный срез.
АЧХ резистивного делителя.
Это связано с тем, что при увеличении частоты тока сопротивление на конденсаторе уменьшается и напряжение падает — по такому принципу работают ФНЧ.
Запомните правило. Емкостное сопротивление обратно пропорционально частоте тока и емкости конденсатора — чем больше их величины, тем меньше емкостное сопротивление.
АЧХ можно «отразить», если поменять емкость и резистор местами — превратить ФНЧ в ФВЧ. Но это не все варианты схемотехнического многообразия
Схема и АЧХ для RC-ФВЧ.
LC-фильтры
Вместо резистора можно поставить индуктивность, и тогда вместо привычного ФНЧ (RC-ФНЧ) получим LC-ФНЧ. Суть та же: у него будет своя частота среза и так далее. Но добротность фильтра будет выше — соответственно, область частот, которую пропускает фильтр (она же полоса пропускания), будет меньше, а спад АЧХ — круче. Именно LC-контуры используются в фильтрах для работы с высокочастотным диапазоном.
Принцип построения LC-фильтров основан на свойствах емкостей и индуктивностей по-разному вести себя в цепях переменного тока.
Индуктивное сопротивление катушки прямо пропорционально частоте тока, проходящего через нее. Следовательно, чем выше частота тока на катушке, тем большее реактивное сопротивление она этому току оказывает — сильнее задерживает переменные токи на более высоких частотах и легче пропускает на более низких.
У конденсатора наоборот: чем выше частота тока, тем легче протекает переменный ток. А чем ниже его частота, тем большим препятствием для тока оказывается этот конденсатор.
Схемы режекторного и полосового фильтров чуть сложней. Режекторный фильтр — это цепь с параллельно соединенными индуктивностью и емкостью, а полосовой — с последовательно соединенными.
Слева — режекторный фильтр, справа — полосовой.
Г-, Т- и П-образные фильтры
Схематически ФНЧ и ФВЧ бывают Г-образными, Т-образными и П-образными (многозвенными).
Г-образные — это схемы ФНЧ и ФВЧ, которые мы рассмотрели выше. Их входные сопротивления всегда меньше выходных. Г-образные фильтры часто применяют в качестве трансформаторных сопротивлений. В качестве фильтров обычно используют П- и Т-образные схемы.
Г-, П- и Т-образные RC-фильтры.
Тип схемы обычно выбирают из экономических соображений. Например, для сборки LC-ФНЧ лучше использовать П-образную схему, чтобы сэкономить катушки индуктивности, а для LC-ФВЧ — Т-образную.
Немного о параметрах частотных фильтров
Вот мы упомянули, что у фильтров есть ширина полосы пропускания, добротность, частота среза. Но все ли это параметры и как они связаны? Давайте разбираться.
Ключевые параметры
При проектировании частотных фильтров учитывают следующие параметры:
- наклон АЧХ — чем круче, тем лучше,
- частота среза — выбирается разработчиком,
- неравномерность АЧХ — чем меньше, тем лучше,
- отношение входного и выходного сопротивлений — особенно важный параметр для ВЧ-фильтров,
- ослабление в полосе задержания — оно же ослабление в полосе заграждения, но без учета переходного участка (длительности фронта).
Подробнее о частоте среза
Частота среза — это такая частота, на которой ослабление фильтра равно -3 дБ в логарифмическом масштабе (в линейном это 0,707).
Важно отметить, что частота среза для ФНЧ и ФВЧ вычисляется по одному выражению:
Зная сопротивление/ индуктивность и емкость, можно определить, на какой частоте случится ослабление на -3 дБ. То есть, опираясь на нужную частоту среза, мы можем рассчитать и спроектировать фильтр. Или не все так просто?
Что такое порядок фильтра
Допустим, вы знаете частоту среза и хотите спроектировать фильтр. Но что такое R, C и L? Обычные номиналы для сопротивления, емкости и индуктивности? Вы можете ответить «да» и будете правы: для ФНЧ и ФВЧ второго порядка (самых обычных Г-образных RC- и LC-фильтров) достаточно подобрать резистор, конденсатор и катушку с нужными параметрами. Но для фильтров больших порядков ответ неоднозначный.
Наклон АЧХ удовлетворяет не всегда: если он сильно пологий, то радиоприемное устройство может поймать лишние частоты. Чтобы избавиться от такого эффекта, разработчики стараются делать фильтры с крутым наклоном АЧХ.
Наклон АЧХ тем круче, чем больше ослабление в полосе задержания и выше порядок фильтра. Последнее указывает на количество L- и C- элементов: в фильтре пятого порядка будет, например, три емкости и две индуктивности.
Зависимость крутизны наклона АЧХ от количества порядков (n).
Можно сказать, что каждый LC-элемент — индуктивность или емкость — дает уклонение АЧХ на 12 дБ на октаву, тогда как RC — всего 6 дБ на октаву.
Октава — это область частотного диапазона, на которой значение частоты увеличивается в два раза. Иногда в литературе предпочитают измерять в декадах, которые обозначают область с увеличением частоты в десять раз.
Рассчитывать фильтры — это сложно
Теперь вы знаете, что означают те самые R, C и L в формулах для частоты среза: это «суммы» номиналов для элементов фильтра. Стало ли от этого проще рассчитывать фильтры под определенную частоту среза? Не особо.
Расчет фильтров — это отдельная наука, объединяющая теорию электрических цепей, электротехнику и математические методы.
Чтобы рассчитать фильтр большого порядка по заданным условиям, применяют специальные методики. Среди них — формулы на базе полиномов Баттерворта и Чебышева, функций Бесселя.
Нормированные АЧХ фильтров.
По сути, выбирая конкретную методику, вы выбираете фильтр:
- Фильтр Баттерворта — обладает самой плоской характеристикой затухания в полосе пропускания, за счет этого имеет плавный спад.
- Фильтр Чебышева — обладает самым крутым спадом, но у него самые неравномерные характеристики в полосе пропускания.
- Фильтр Бесселя — имеет хорошую фазочастотную характеристику и крутой спад.
Но рассчитать фильтр можно проще, если «схитрить» и использовать онлайн-калькулятор. Так можно узнать, например, номиналы для фильтра Чебышева пятого порядка с частотой среза 4 МГц. Проверим, работает ли он на практике.
Возможно, эти тексты тоже вас заинтересуют:
Собираем фильтр Чебышева
Предварительно я узнал номиналы через онлайн-калькулятор и проверил фильтр в Multisim. Если подключить параллельно Bode Plotter и правильно установить масштабы, программа покажет идеальную АЧХ фильтра Чебышева.
Multisim, схема ФНЧ Чебышева пятого порядка.
Супер — схему можно «перенести» на макетную плату.
Понадобится генератор гармонических колебаний и осциллограф, подключенный к выходам фильтра. Если у вас есть анализатор цепей, можно использовать его.
Синусоида синего цвета — выходной сигнал, желтого — входной.
Обратите внимание. Электрическая схема может отличаться по номиналам от идеальной, которую вы рассчитали под свою частоту среза. Не всегда возможно точно повторить значения емкостей и индуктивностей, потому что элементов с такими номиналами может просто и не быть.
Постепенно увеличивая частоту входного сигнала, можно составить таблицу для построения графика.
| Частота, МГц | Вход, мВ) | Выход, мВ | Вход, дел | Выход, дел | Вход | Выход |
| 0,5 | 500 | 50 | 26 | 14 | 13000 | 700 |
| 1 | 1000 | 50 | 13 | 13 | 13000 | 650 |
| 1,5 | 1000 | 50 | 14 | 13 | 14000 | 650 |
| 2,5 | 1000 | 50 | 14 | 14 | 14000 | 700 |
| 4 | 500 | 50 | 12 | 12 | 6000 | 600 |
| 5,5 | 1000 | 10 | 11 | 9 | 11000 | 90 |
| 6,5 | 1000 | 2 | 9 | 11 | 9000 | 22 |
| 7,5 | 1000 | 2 | 7 | 10 | 7000 | 20 |
| 8,5 | 1000 | 2 | 6 | 11 | 6000 | 22 |
| 10,5 | 1000 | 2 | 5 | 11 | 5000 | 22 |
Если отразить значения на системе координат, получится график для фильтра Чебышева.
Готово — у нас получилось добиться вполне крутого спада на частоте 4 МГц, ФНЧ Чебышева работает.
В статье рассмотрена лишь малая часть теоретических и практических аспектов. Фильтров гораздо больше: есть активные на базе операционных усилителей, микроконтроллеров, рассчитанные топологии Саллена-Ки и программные фильтры. Обо всем этом — в следующей статье.
- selectel
- радиотехника
- электротехника
- частотные фильтры
- схемотехника
- приемники
- Блог компании Selectel
- Разработка систем связи
- Схемотехника
- Производство и разработка электроники
- Электроника для начинающих
Электрические фильтры. Основные свойства фильтров.
методическая разработка по физике по теме
ПЛАН УРОКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА МАЛЫХ ГРУПП по дисциплине Основы электротехники: Электрические фильтры. Основные свойства фильтров.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 Электрические фильтры. Основные свойства фильтров. |
41.84 КБ |
| refleksiya.docx |
12.83 КБ |
| opornyy_konspekt_elektricheskie_filtry.docx |
43.34 КБ |
| kontrolnye_voprosy_i_zadachi_elektricheskie_filtry.docx |
15.82 КБ |
Предварительный просмотр:
Государственное образовательное бюджетное учреждение среднего профессионального образования Воронежской области
«Воронежский государственный профессионально-
ПЛАН УРОКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА МАЛЫХ ГРУПП
по дисциплине Основы электротехники
ФИО преподавателя Чаплыгина Л.П.
Тема урока: Электрические фильтры. Основные свойства фильтров.
- Образовательная: создать условия для формирования у обучающихся знаний об электрических фильтрах, их классификации и основных свойствах.
- Воспитательная: воспитывать дисциплину, аккуратность, добросовестность, воспитывать активность, чувство ответственности и любовь к избранной профессии
- Развивающая: развивать умение у обучающихся анализировать и делать выводы; развивать способности применять теоретические знания на практике
Общие и профессиональная компетенции, запланированные для формирования на данном уроке:
Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.
Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
Распределение учебного времени:
Структурный элемент урока
Постановка дидактической цели
Мотивация предстоящей деятельности
Изучение нового материала
Закрепление изученного материала
Задание для самостоятельной работы студентов
Структурный элемент урока
Деятельность преподавателя, краткое содержание урока
Проверка готовности студентов к уроку
Подготовка рабочего места
Постановка дидактической цели
Сформировать знания об электрических фильтрах, их классификации и основных свойствах.
Мотивация предстоящей деятельности
Через содержание материала урока стимулировать креативно — интеллектуальную активность, рефлексивные способности студентов; стремление к самопознанию и профессиональному осмыслению изучаемого материала. Формировать устойчивый интерес к профессиональным знаниям.
Две страны находятся в состоянии вражды. Шпион, находящийся на вражеской территории должен передать секретную информацию своей разведке. Он передает данные в виде электрического сигнала. Необходимо устройство которое пропустило только необходимый ему сигнал, остальные бы заглушал.
В конце урока попробуем подойти к решению этой проблемы с учетом полученных и добытых знаний.
Предлагают варианты решения проблемы
Изучение нового материала
— Запишите тему урока: « Электрические фильтры. Основные свойства фильтров»
— Преподаватель определяет план работы на урок:
1. Определение терминов:
- Электрический фильтр
- Четырёхпо́люсник
- Полоса пропускания ( полоса прозрачности)
- Полоса затухания ( полоса задерживания)
2. Параметры электрических фильтров
3. Классификация фильтров (обзор)
4. Структура фильтров
5. Классификация фильтров – работа по группам:
1 Низкочастотный фильтр
(фильтр нижних частот)
2 Высокочастотный фильтр
(фильтр верхних частот)
3 Полосовой фильтр
4 Режекторный фильтр
Вернемся к проблеме, поставленной в начале урока:
Какое устройство поможет этому шпиону?
Какой фильтр будет полезен контрразведке?
Работа в группах
1 Название фильтра
3 Диапазон пропускаемых частот
Закрепление изученного материала
Фронтальный опрос по проблемным вопросам темы
(вопросы на карточках розданы студентам)
- Для чего служат фильтры?
- Что такое полосы прозрачности и затухания?
- Каковы основные характеристики фильтров?
- Как классифицируются фильтры в зависимости от диапазона пропускаемых частот?
- Почему рассмотренные фильтры нельзя считать идеальными?
- Как можно улучшить характеристики фильтра?
Оценивание студентами своей активности и качества работы на уроке.
-на уроке я работал
-своей работой на уроке я
-урок для меня показался
-материал урока мне был
стало лучше/стало хуже
подчеркивают подходящие слова на индивидуальных карточках
Задание для самостоятельной работы студентов
Определить границы полосы прозрачности фильтров НЧ и ВЧ, если L=10 мГн, а С=10 мкФ.
Предварительный просмотр:
-на уроке я работал
-своей работой на уроке я
-урок для меня показался
-материал урока мне был
стало лучше/стало хуже
Оценивание студентами своей активности и качества работы на уроке. Оценивание студентами своей активности и качества работы на уроке.
-на уроке я работал
-своей работой на уроке я
-урок для меня показался
-материал урока мне был
стало лучше/стало хуже
Оценивание студентами своей активности и качества работы на уроке. Оценивание студентами своей активности и качества работы на уроке.
-на уроке я работал
-своей работой на уроке я
-урок для меня показался
-материал урока мне был
стало лучше/стало хуже
-на уроке я работал
-своей работой на уроке я
-урок для меня показался
-материал урока мне был
стало лучше/стало хуже
Оценивание студентами своей активности и качества работы на уроке. Оценивание студентами своей активности и качества работы на уроке.
-на уроке я работал
-своей работой на уроке я
-урок для меня показался
-материал урока мне был
стало лучше/стало хуже
-на уроке я работал
-своей работой на уроке я
-урок для меня показался
-материал урока мне был
стало лучше/стало хуже
Предварительный просмотр:
Опорный конспект Электрические Фильтры
Электрическим фильтром называется четырехполюсник, устанавливаемый между источником питания и нагрузкой и служащий для беспрепятственного (с малым затуханием) пропускания токов одних частот и задержки (или пропускания с большим затуханием) токов других частот.
Четырёхпо́люсник — электрическая цепь имеющая четыре точки подключения для соединения с другими цепями. Как правило, две точки являются входом, две другие — выходом. На входные точки подаётся исходный сигнал, с выходных снимается преобразованный.
Диапазон частот, пропускаемых фильтром без затухания (с малым затуханием), называется полосой пропускания или полосой прозрачности;
диапазон частот, пропускаемых с большим затуханием, называется полосой затухания или полосой задерживания.
Качество фильтра считается тем выше, чем ярче выражены его фильтрующие свойства, т.е. чем сильнее возрастает затухание в полосе задерживания.
В качестве пассивных фильтров обычно применяются четырехполюсники на основе катушек индуктивности и конденсаторов.
Фильтры применяются как в радиотехнике и технике связи, где имеют место токи достаточно высоких частот, так и в силовой электронике и электротехнике.
Таблица 1. Классификация фильтров
Диапазон пропускаемых частот
Низкочастотный фильтр (фильтр нижних частот)
Высокочастотный фильтр (фильтр верхних частот)
Полосовой фильтр (полосно-пропускающий фильтр)
Режекторный фильтр (полосно-задерживающий фильтр)