- •Московский государственный университет
- •Полосовой rc-фильтр
- •Заградительный rc-фильтр
- •Расчетное задание
- •Лабораторное задание и методические рекомендации
- •Лабораторная работа №2 «Исследование активных rc-фильтры подавления помех».
- •Способы реализации фильтров. Активные rc-фильтры.
- •Порядок проведения работы.
Московский государственный университет
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Одобрено кафедрой “Электрификация и электроснабжение” |
Утверждено Деканом факультета “Транспортные средства” |
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ
Методические указания
по проведению лабораторных работ
для студентов специальности
23.05.05. СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ
Москва – 2015
Методические указания к лабораторным работам
по курсу «Электромагнитная совместимость и средства защиты»
Лабораторная работа №1
«Исследование пассивных RC-фильтров подавления помех»
Цель работы. Изучение методов расчета и исследование RC-фильтров. Анализ результатов расчета и эксперимента.
Электрическими фильтрами называются четырехполюсники, обладающие частотной избирательностью. Электрические фильтры предназначены для выделения отдельных полос из спектра сигнала или отдельных гармоник. Если фильтрация сигналов осуществляется в области низких (звуковых) частот, то обычно применяются фильтры, состоящие из RC-элементов. В зависимости от того, в какой полосе частот фильтр обладает прозрачностью, различают фильтры нижних частот, верхних частот, полосовой и заградительный.
RC-фильтр нижних частот
Принципиальная схема фильтра нижних частот (ФНЧ) и его векторная диаграмма показаны на рис. 1, а на рис. 2 – его амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики. Комплексный коэффициент передачи напряжения такого фильтра при Z1=R и Z2=1/jC можно представить в виде
. |
(1) |
Рис. 1
Рис. 2
При этом модуль коэффициента передачи выражения (1), или, другими словами, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) фильтра, будет иметь вид
, |
(2) |
где =RC – постоянная времени фильтра.
Фазовый сдвиг между напряжением на выходе и входным напряжением, или фазо-частотная характеристика (ФЧХ) фильтра, определяется выражением
|
. |
(3) |
Зависимости (3.2) и (3.3) представлены на рис. 3.2. Граничная частота (частота среза) определяется по уровню, при котором модуль коэффициента передачи K уменьшается в 1/ раз от своего максимального значения. С учетом сказанного, выражение (3.2) дает для граничной частоты
|
или . |
(4) |
Как следует из рис. 3.2, резкого перехода от полосы прозрачности к полосе задержки фильтра не наблюдается, что характерно для RС-фильтров.
RС-фильтр верхних частот
Принципиальная схема фильтра верхних частот (ФВЧ) и его векторная диаграмма приведены на рис. 3. Комплексный коэффициент передачи ФВЧ по напряжению при Z1=1/jC и Z2=R имеет вид
Рис. 3
. |
(5) |
АЧХ и ФЧХ такого фильтра, как следует из соотношения (3.5), выражаются формулами
|
, |
(6) |
|
. |
(7) |
Графики выражений (6) и (7) приведены на рис. 4. Граничная частота RC-фильтра верхних частот определяется аналогично граничной частоте фильтра нижних частот или.
Рис. 4