Электрические фильтры

Фильтры нижних частот

   Фильтром нижних частот называется электрический фильтр, обладающий небольшим затуханием на всех частотах ниже некоторой предельной частоты и очень большим затуханием на всех частотах выше предельной частоты.
   Таким образом, фильтр нижних частот пропускает, практически не ослабляя, токи всех частот ниже предельной частоты и практически пропускает токи более высоких частот.
На рисунке показана схема однозвенного Т-образного фильтра нижних частот.



   Действие фильтра основано на том, что индуктивное сопротивление катушки  X_L прямо пропорционально частоте (X_L = 2π fL), а емкостное сопротивление конденсатора Хс обратно пропорционально частоте (Хс=1/2π fС). Чем выше частота тока, тем больше падение напряжения на катушке и больше утечка тока через конденсатор,  т. е. при увеличении частоты тока затухание фильтра возрастает. График, выражающий зависимость  затухания фильтра от частоты тока, называется частотной характеристикой затухания фильтра.
   Частотная характеристика затухания фильтра нижних частот представлена на  рисунке.



   Полоса  частот, которую фильтр пропускает с небольшим затуханием, называется полосой пропускания.
   Полоса частот, которую фильтр практически не пропускает (за счет большого затухания), называется полосой затухания.
   Например, фильтр нижних частот с предельной  частотой 3 кГц пропускает постоянный ток и переменные токи всех частот ниже 3 кГц, а токи всех частот выше 3 кГц не пропускает. Таким образом, он имеет полосу пропускания 0÷3кГц и полосу затухания 3 кГц ÷∞.
  Предельную частоту фильтра иногда называют частотой среза и обозначают f₀.
  Частота среза фильтра нижних частот может быть определена  по формуле



где  f₀ —частота среза, гц;
      L -индуктивность, гн;
      С —емкость, ф.

Для улучшения качества фильтра  необходимо обеспечить резкое увеличение затухания для всех частот выше предельной. Естественно, что с помощью одного звена фильтра данное требование не может  быть обеспечено. Увеличение крутизны  частотной характеристики достигается последовательным соединением нескольких звеньев, т. е. с помощью многозвенных фильтров.