Перестраиваемые фильтры

Перестраиваемый фильтр. Узкополосный фильтр (рис. 5.38) построен на базе моста Вина. С помощью резистора R3 можно из­менять добротность вплоть до 2000. Для предотвращения автогене­рации схемы необходимо выполнять условие [(l+R₄)/(R₃+Ri)]<3, гдеR, — внутреннее сопротивление источника сигнала. Резонансная частота фильтра определяется выражением f₀= 1 /2п(R₁R₂C_lC₂)^-2. С по­мощью потенциометров R1 и R2 возможно изменение центральной ча­стоты в пределах от 160 Гц до 1,6 кГц.

Полосовой фильтр второго порядка. Полосовой фильтр (рис. 5.39, а) имеет центральную частоту, определяемую выражением

где Rl =R3 = R и С1 = С2 = С. В этом фильтре ослабление сигнала в обла­сти нижних частот осуществляется конденсатором С1, а конденсатор С2, включенный в цепь ООС ОУ, ослаб­ляет верхние частоты. АЧХ фильтра слабо зависят от сопротивлений ре­зисторов R4, R5. Заметное сужение полосы пропускания фильтра наблю­дается при сопротивлении R5 — — 2 — 3 кОм. При R5=1,5 кОм схема возбуждается. На рис. 5.39, бил проиллюстрированы АЧХ фильтра для ряда значений элементов схемы.

Pис. 5.38 Рис. 5.39

Мостовой фильтр. Центральную частоту фильтра (рис. 5.40, а) можно рассчитать по формуле

где LI = C2 = C. Полоса пропускания определяется Дf=1/пСR₃, когда R1 = R2. При изменении сопротивления резистора R2 смещается как центральная частота, так и полоса пропускания. Эта зависи­мость показана на рис. 5.40, б. Коэффициент передачи на цент­ральной частоте определяется формулой K — R₃/(R₁+R₂).

Селективный фильтр на инверторе проводимости. Фильтр по­строен на инверторе проводимости, который собран на ОУ (рис. 5.41). Частотная характеристика фильтра определяется цепоч­ками Ri, Ci и Rz, C_z. Центральная частота фильтра может быть найдена из выражения f₀ = 2 п /R₁C_l при R1 = R5, C1 = C2. Коэффициент передачи на резонансной частоте равен К.о = n/(2 —n ), где n= (R₂+ аR₃)/[R₄+(1 — а)R₃]. Добротность фильтра определяется выражением Q=l/(2 — n). Для указанных на схеме номиналов элементов центральная частота равна 1 кГц. Добротность фильтра можно регулировать с помощью резистора R3. Фильтр устойчиво работает при Q=100.

Рис. 5.40 Рис. 5.41

Рис. 5.42

Фильтр с регулируемой частотой и добротностью. Фильтр по­строен на двух микросхемах (рис. 5.42), причем DA2 с прилегаю­щими к ней элементами работает в качестве эквивалентной индук­тивности.

Средняя частота фильтра определяется по формуле

[Гц), а ширина полосы пропускания по формуле

Для тех номиналов элементов, которые указаны на схеме, средняя частота может регулироваться с помощью резистора R2 в пределах от 1 до 10 кГц. Добротность фильтра регулируется резистором R1. Она может меняться в пределах от 2 до 200. Коэф­фициент передачи для средних частот от 1 до 10 кГц не меняется и равен единице. Максимальная амплитуда входного сигнала 0,5 В. Для получения фильтра на другие средние частоты следует подхо­дить к выбору номиналов элементов схемы с учетом того, что со­противление резистора R1 должно быть менее 400 кОм, сопротив­ления резистора R2 — между 1 и 40 кОм. Значение R₄С₃/R₃С₂ должно лежать в пределах от нуля до (R₂/R₁) 10^-2. Постоянные времени R₄C₃ и R₃C₂ можно отрегулировать, если резистор R4 сде­лать переменным. Фильтр настраивается при разомкнутом входе, что соответствует максимальной добротности. Увеличением сопро­тивления резистора R4 добиться самовозбуждения схемы. После этого можно уменьшить сопротивление резистора R4 или парал­лельно ему подключить резистор с сопротивлением больше 100 кОм. Автоколебания при этом прекращаются.