Урок 5. Фильтр частот. Амплитудно частотная характеристика.

Мы знаем что такое конденсатор и резистор. Самое время познакомиться со схемами, использующими их вместе — речь пойдет о пассивных фильтрах низких и высоких частот.

Нужны эти фильтры для того, чтобы избавиться от не нужного сигнала. Например, помехи 50Гц, довольно частое явление. Или, к примеру, сабвуфер хорошо воспроизводит низкочастотные сигналы, а высокочастотные с искажением. Т.е. фильтры весьма полезны и знать их нужно.

Из предыдущих уроков вы уже знаете, что резистор характеризуется сопротивлением, конденсатор тоже имеет сопротивление. Однако, следует сразу напомнить, что на постоянном токе сопротивление конденсатора = ∞ или, проще говоря, цепь в обрыве. Поэтому, далее речь идет о переменном токе. В этом случае сопротивление конденсатора имеет формулу:

Из формулы видно, что чем выше частота, тем меньшее сопротивление имеет конденсатор, при одинаковой емкости. Если это не понятно, то попробуйте сосчитать сопротивление для 50 и 100Гц.

Теперь перейдем к схеме, она называется фильтр высоких (верхних) частот(ФВЧ).

Называется она так потому, что конденсатор пропускает высокие частоты, а низкие срезает. В результате получается график зависимости сигнала от частоты, называется он амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). Уровень -3дб соответствует примерно 71% от входного сигнала.

Аналогично существует схема фильтра низких частот

Частота среза, для обеих схем, рассчитывается по формуле

Логарифмы, децибелы… Мне стало интересно, что же получится в реальности, в цифрах. Для опыта использовался резистор на 18 кОм и конденсатор 22 нФ — первое что под руку попалось. Соединил их по схеме ФВЧ, на вход подавался синусоидальный сигнал амплитудой 2В, на выходе измерял амплитуду осциллографом. Интервал измерений 50 Гц.

В результате получилась следующая зависимость. По оси х — частота сигнала, по оси у — амплитуда в вольтах. Расчетная частота среза 402Гц, реальная ~422, учитывая погрешность резистора и конденсатора, довольно похоже на то, что в теории.