Frequenza di taglio dei filtri multistadio. Schema, descrizione

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Frequenza di taglio dei filtri multisezione. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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L'autore dell'articolo parla di alcuni aspetti della costruzione di filtri RC a frequenza multi-link e della selezione degli elementi per essi.

Come è noto, un filtro passa basso (LPF), il cui circuito è mostrato in Fig. 1a, trasmette i segnali dalla corrente continua alla frequenza di taglio (banda passante) nell'alimentazione e attenua i segnali di frequenze più alte (banda di attenuazione). Si assume che la frequenza di taglio f0 (Fig. 1, b) sia quella alla quale la curva di risposta in ampiezza-frequenza (AFC) del filtro diminuisce di 3 dB (più precisamente, di √2 una volta). Questo livello viene scelto perché con una tale variazione di tensione la potenza del segnale P=U2/r diminuisce di 2 volte.

Frequenza di taglio dei filtri multisezione

La frequenza di taglio di un filtro RC a collegamento singolo (1° ordine) è pari a f0=1/2πτ, dove τ = RC. La sua risposta in frequenza è molto piatta; nella banda di attenuazione il decadimento della caratteristica è di soli 6 dB per ottava (quando la frequenza cambia due volte) o 20 dB per decade (dieci volte).

Per aumentare la pendenza della discesa è possibile utilizzare più collegamenti RC collegati in serie. Per garantire che i collegamenti non si influenzino a vicenda, essi sono separati da inseguitori di tensione buffer, come mostrato in Fig. 2, a.

Frequenza di taglio dei filtri multisezione

Per un filtro a due elementi, il declino della risposta in frequenza sarà di circa 12 dB/ott, per un filtro a tre elementi - 18 dB/oct, per un filtro a quattro elementi - 24 dB/oct e così via (Fig. 2b ; lungo l'asse verticale sono riportati i valori del coefficiente di trasmissione normalizzato). Nel caso generale, la risposta in frequenza di un filtro multisezione sarà il prodotto della risposta in frequenza delle sue sezioni, e la frequenza di taglio diminuirà di α = 1/√n√2-1 volte, dove n è il numero di collegamenti.

Nella fig. La Figura 2b mostra una diminuzione della frequenza di taglio f0 con un aumento del numero di sezioni del filtro. La tabella mostra i valori di a per i filtri con il numero di collegamenti da 2 a 10.

Tale filtro può essere facilmente implementato su qualsiasi amplificatore con qualsiasi guadagno (maggiore e minore dell'unità), anche con segno di guadagno diverso (cioè con o senza inversione). Semplicemente, il coefficiente di trasferimento di tensione totale Ku nella banda passante sarà uguale al prodotto dei coefficienti di tutti i collegamenti.

Un altro vantaggio di tale filtro è la sua risposta molto “morbida” ai cambiamenti nel livello del segnale di ingresso, senza fluttuazioni o emissioni.

Se sui collegamenti RC viene costruito un filtro passa-alto anziché passa-basso (Fig. 3, a), la frequenza di taglio con l'aggiunta di ciascun collegamento non diminuirà, ma aumenterà (Fig. 3, b), ma il valore numerico del coefficiente a rimane lo stesso.

Frequenza di taglio dei filtri multisezione

Questa variazione della frequenza di taglio deve essere presa in considerazione quando si progetta un dispositivo con più stadi e un numero adeguato di condensatori di accoppiamento. Se, ad esempio, il numero di condensatori di accoppiamento è 10 e la frequenza di taglio inferiore deve essere pari a 20 Hz, allora ogni filtro passa-basso formato dal condensatore insieme all'impedenza di ingresso dello stadio successivo dovrebbe avere una frequenza di taglio di circa 5,4 Hz.

Lo stesso vale per la scelta dei condensatori di correzione OS, che costituiscono la caratteristica del filtro passa-basso. Se sono presenti diversi condensatori di questo tipo o ci sono circuiti RC tra i nodi del dispositivo che limitano la banda di frequenza dall'alto, la frequenza di taglio di ciascuno di essi deve essere selezionata al di sopra della frequenza operativa superiore dell'intero dispositivo nel suo insieme.

Autore: A. Brazhniov, Penza

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