Частотная избирательность цепей. Электрические фильтры

Любая реальная электрическая цепь обладает частотной избирательностью. Это означает, что при изменении частоты гармонических колебаний значения АЧХ и ФЧХ обязательно изменяются. Это свойство, как всякое другое, может быть и полезным, и вредным.

Польза частотной избирательности в том, что благодаря этому явлению можно выделять, подчеркивать, передавать с наивысшими значениями коэффициента передачи нужные гармонические колебания заданных частот и, наоборот, подавлять, передавать с малым коэффициентом передачи колебания с другими частотами. Например, можно отделять речевые электрические сигналы от токов грозовых разрядов или от «фона» гармонических колебаний электрической цепи.

Четырехполюсные цепи, пропускающие на выход с высоким коэффициентом передачи заданное множество колебаний известных частот, коэффициент передачи которых для колебания остальных частот достаточно мал, называют электрическими фильтрами.

Диапазон частот, на котором коэффициент передачи фильтра достаточно велик, называют полосой пропускания (прозрачности).

Диапазон частот, на котором коэффициент передачи фильтра достаточно мал, называют полосой задерживания (ослабления).

Частоты, являющиеся границами полосы пропускания, называют частотами среза.

Первый электрический фильтр для одновременной передачи по одной паре проводов телеграфных сигналов и сигнала речи создал российский военный связист инженер-капитан Г.Г. Игнатьев в 1880 г.

Классификация фильтров

В зависимости от полосы пропускания фильтры делят на:

1) Фильтры низких частот (ФНЧ). Их полоса пропускания есть область низких частот, начиная с частоты .

2) Фильтры высоких частот (ФВЧ). У них полоса пропускания – область высоких частот.

3) Полосно-пропускающие фильтры (ППФ) или полосовые фильтры (ПФ)

4) Полосно-задерживающие фильтры (ПЗФ) или режекторные фильтры (РФ)

По типам применяемых элементов будем делить фильтры на:

1) резистивно-ёмкостные фильтры или фильтры типа RC;

2) реактивные фильтры или фильтры LC;

3) активные фильтры.

По схемотехническому исполнению фильтры делят на цепочечные и мостовые.

Сложность фильтров оценивают так же, как и для других цепей.

В частности, фильтры с n реактивными элементами, имеющими независимые электрические режимы, называют фильтрами n-го порядка.

Начнем изучение фильтров с наиболее простых примеров цепей первого порядка.