Электрический фильтр в радиоэлектронике выполняет функцию селективного пропускания электрических сигналов, аналогичную работе регулировщика на дороге. Его основная задача — свободно пропускать токи определённых частотных диапазонов, одновременно блокируя или ослабляя токи других частот. Это ключевой элемент для формирования и очистки сигналов в различных электронных устройствах.
Основные типы электрических фильтров
Существует несколько основных категорий фильтров, классифицируемых по их частотным характеристикам:
- Фильтры нижних частот (ФНЧ): пропускают токи низких (звуковых) частот, задерживая высокочастотные составляющие.
- Фильтры верхних частот (ФВЧ): действуют противоположно ФНЧ — пропускают высокочастотные токи, блокируя низкочастотные.
- Полосовые фильтры: выделяют и пропускают только токи в определённой полосе частот, задерживая все сигналы выше и ниже этой полосы.
- Заграждающие (режекторные) фильтры: выполняют обратную функцию — подавляют токи в узкой полосе частот, пропуская все остальные.
Устройство и принцип действия
Основными компонентами большинства фильтров являются катушки индуктивности и конденсаторы. Их взаимодействие основано на зависимости сопротивления этих элементов от частоты тока.
В фильтре нижних частот катушка индуктивности включается последовательно в цепь, а конденсатор — параллельно входу. Низкочастотные токи легко проходят через катушку (имеющую для них малое сопротивление) к выходу. Высокочастотные же токи встречают на катушке большое сопротивление и замыкаются через конденсатор (имеющий для них малое сопротивление) обратно на вход, не попадая на выход.
В фильтре верхних частот схема инвертирована: в последовательной цепи стоит конденсатор. Высокочастотные токи проходят через него, а низкочастотные, для которых сопротивление конденсатора велико, замыкаются через параллельную катушку индуктивности обратно на вход.
Сложные фильтрующие схемы
Полосовые и заграждающие фильтры имеют более сложное устройство. Они представляют собой комбинации из нескольких катушек и конденсаторов, включённых последовательно и параллельно. Такая конструкция позволяет формировать сложные частотные характеристики. Ключевым параметром при проектировании этих фильтров является точный подбор значений индуктивности и ёмкости, что определяет центральную частоту полосы пропускания (или заграждения) и её ширину.