Principiul "cu atât mai mult, cu atât mai bine" nu este întotdeauna corect. Factorul Q ridicat nu trebuie livrat ca un sistem de vibrație. În caz contrar, obtinerea-l să rezoneze cu undelor care legănat sale, astfel încât de început a pune mâna nas tribord apă îngroparea sub apă și fenomenele neplăcute, cum ar fi. În consecință, contururile de proiectare ale părții subacvatice a navei ar trebui să încerce să obțină nu numai o rezistență minimă la mișcarea înainte, și este de obicei, dar, de asemenea, o rezistență maximă la rulare. Și într-adevăr un factor de înaltă calitate nu are nevoie de suspensie de primăvară sau de primăvară a mașinii. Să presupunem pentru un moment că este egal cu zece. Apoi, după trecerea unei serii de gropi pe adâncimea asfaltului de 5 cm, mașina poate sări până la jumătate de metru! Acest lucru se va întâmpla dacă tremurul din găuri intră în rezonanță cu oscilațiile proprii ale vehiculului. Lasam cititorului pentru a evalua „farmecul“ al unei unități, dar a atras atenția asupra faptului că suspendarea mașinii nu este conceput fara amortizoare dispozitive speciala europeana care absorb energia vibrațională și reduce Q a suspensiei vehiculului până la aproximativ 1. 3. Ei bine, acum, după astfel de " mecanică ", să ne întoarcem la electronică. Să presupunem că trebuie să treci la amplificator o anumită gamă de frecvențe audio. Semnalul vine de la un receptor radio sau un tuner, așa cum este acum de multe ori se face referire la sine, fără amplificator de frecvență radio. Transmisia este însoțită de un fluier mare. Fluierul, desigur, ar trebui să fie slăbit. În acest caz, un filtru trece-jos vă va ajuta. Răspunsul său la frecvența de amplitudine corespunde unei curbe de rezonanță a unui circuit de Q foarte scăzut, aproape de unitate. Toate frecvențele de la cea mai joasă la frecvența de rezonanță sunt trecute prin filtru fără atenuare, în timp ce frecvențele mai mari sunt atenuate. Dar cum să reducem factorul de calitate al circuitului la unitate? Luați un inductor foarte slab cu o rezistență ohmică mare? Sau un condensator cu izolație slabă între plăci? Desigur, aceasta nu este cea mai bună cale de ieșire. La urma urmei, energia semnalului va fi pierdută inutil în firele bobinei sau în dielectricul condensatorului. Mult mai avantajos să se conecteze contur sarcină utilă, în acest exemplu - impedanța de intrare a amplificatorului audio. Apoi, factorul de calitate al circuitului va scădea, de asemenea. Energia absorbită de oscilații va merge acolo unde este nevoie. Acesta este doar cazul când "ambii lupi sunt plini și oile sunt întregi".
Calitatea ridicată a suspensiei poate provoca un accident
În formă de L cu filtru low-pass
Figura arată schema celui mai simplu filtru trece-jos în formă de L. Un condensator cu o bobină împreună încă formează un circuit oscilant, un semnal de intrare este furnizat și un condensator conectat în paralel cu încărcătură utilă, în acest exemplu, o ruptură a unuia dintre firele de legătură - impedanța de intrare a amplificatorului audio. Oferim relații foarte simple care ne permit să alegem valorile elementelor care intră în filtru. Factorul de calitate al circuitului, denumit acum legătura de filtru, este determinat de raportul dintre rezistența la sarcină și reactanța condensatorului sau bobinei.
Pentru a face filtrul să funcționeze mai eficient, mai multe legături simple sunt conectate în serie. Nu uitați: dacă doriți un lichid bine filtrat, de orice fel, rabata tifon sau hârtie de filtru în două sau trei straturi și numai apoi de stabilire în pâlnie! Legăturile filtrului sunt conectate astfel încât este posibilă combinarea elementelor adiacente. De exemplu, aceasta:
A apărut legătura în formă de U. Sau așa:
Cele două jumătăți de legătură formează o legătură în formă de T
S-a obținut legătura în formă de T. Ambele se compun din două legături simple în formă de L și asigură. Aș vrea să spun: de două ori slăbirea. Acest lucru va fi adevărat, dar numai dacă slăbirea este considerată în decibeli. Și dacă pur și simplu, așa cum am obișnuit, în "vremuri"? De exemplu, un semnal cu o frecvență de trei ori mai mare decât frecvența de cutoff, o legătură simplă în formă de L va slăbi aproximativ zece ori. Și două legături, cred, de douăzeci de ori? Nimic de o sută! Coeficienții de transmisie ai unităților K se înmulțesc. Dar atunci logaritmii acestor cantități trebuie să se adune. Iată de ce inginerii de radiologie ca unitatea logaritmică de atenuare sau amplificare a decibels (dB). În decibeli, puteți măsura raportul oricăror două cantități, de exemplu, raportul tensiunii de ieșire a filtrului la cel de intrare, utilizând relația
Dar raportul dintre tensiunea de ieșire și tensiunea de intrare este coeficientul de transmisie al filtrului! In exemplul nostru, legătura în formă de L este - 20 dB, și două unități în formă de L conectate în serie, și anume pentru P sau o legătură în formă de T, - .. 40 dB. Semnul minus indică faptul că semnalul este atenuat (în cazul amplificării, ar exista un semn plus). După cum puteți vedea, o unitate decibel este într-adevăr foarte convenabilă și, pentru ao aprecia pe deplin, trebuie doar să vă obișnuiți. Oamenii care știu să folosească rigla logaritmică rar abandonează acest lucru și se aplică calculatorului doar pentru efectuarea unor calcule foarte precise. Numerele de pe linia trasată pe o scară logaritmică, astfel, pentru multiplicarea sau divizarea a două numere adăuga suficient sau scădea lungimile segmentelor pe linia corespunzătoare acestor numere. Ruleta oferă o precizie a calculelor nu mai slabă decât 1%. Dacă este necesar, tabelele de logaritmi sunt folosite mai precis. Ei spun despre o persoană neobișnuită care a concurat cu un calculator înmulțind numerele cu valoare. Secretul său a fost explicat prin faptul că, după ce a învățat masa de logaritmi, în loc să-l înmulțind momentan apare în mintea numerelor mari. Cu ajutorul unei reguli diapozitiv sau tabele de logaritmi este foarte convenabil pentru a traduce raportul a două numere în decibeli. Mulți cititori au auzit probabil că volumul sunetului este măsurat în decibeli, iar acum sunt perplexați după citirea definiției introduse. Nu există nici o contradicție aici. Strict vorbind, nu se măsoară în decibeli volumul sonor, iar raportul dintre puterea reală a sunetului la intensitatea sunetului corespunzător sensibilității prag al urechii umane. De exemplu, o estimare volum orchestră de + 60 dB, iar zgomotul motorului cu jet + 120 dB. Acest lucru înseamnă că amplitudinea vibrațiilor sonore în primul caz într-o mie, iar în al doilea un milion de ori mai mult decât pragul. Rămâne doar să fii surprins de capacitatea extraordinară a urechii umane de a percepe o astfel de gamă largă de semnale! Într-adevăr, în cazul în care amplitudinea oscilațiilor care diferă de 120 dB, diferă într-un milion de ori, puterea este proporțională cu pătratul amplitudinii, 1012 ori.
Volumul este măsurat în decibeli
Dar înapoi la filtre. Dacă adăugați mai multe linkuri, puteți proiecta un filtru cu o scădere foarte abruptă a frecvenței de răspuns și evidențiați un semnal slab util împotriva unui fundal foarte deranjant.
Caracteristicile amplitudinii-frecvență ale filtrelor low-pass multilink
Să recunoaștem că este necesar să alocăm o țipătură slabă a unui țânțar pe fundalul unui vuiet al motorului cu reacție. Aceste semnale sonore sunt deja transformate în semnale electrice folosind un microfon. Aveți nevoie de un filtru care transmite frecvențe înalte (scânteie) și atenuează frecvențele joase (hohote). Deja este cunoscut faptul că filtrul trece-jos trebuie să fie modificat - în loc de bobine pentru a instala condensatori, și în loc de bobine condensatori. Obțineți un filtru de trecere. Iată schemele legăturilor în formă de P și T ale unui astfel de filtru.
Există un alt tip de filtru utilizat pe scară largă în receptoarele radio, filtrele de bandă. Faptul este că un simplu circuit oscilator nu este prea bun pentru extragerea semnalului de la postul de radio dorit. La urma urmei, în lărgimea de bandă a buclei trebuie să introduceți atât suportul, cât și benzile laterale ale semnalului recepționat. Aceasta înseamnă că lățimea de bandă nu poate fi mai mică de 6. 12 kHz. Dar, lângă stație, avem nevoie de cele vecine, iar separarea frecvențelor purtătoare este de numai 9 kHz în benzi lungi și medii. O singură buclă cu lățimea de bandă specificată va atenua foarte puțin semnalele posturilor vecine. Cea mai simplă cale de a ieși din situație este să conectați două circuite oscilante între ele.
Filtre de înaltă trecere
Filtru de banda cu doua circuite
Dacă două circuite elicoidale plasate destul de aproape una de alta, porțiunea a fluxului magnetic al înfășurărilor o bobină intersectează alta și energia de oscilație este transferată din circuitul din circuit. În acest caz, ei spun că contururile sunt conectate. Acum știm că nu este șirul, ci câmpul magnetic al bobinelor. Semnalul este aplicat uneia dintre circuite și îndepărtat de celălalt. Datorită cuplării circuitelor, frecvențele lor de rezonanță se schimbă într-o oarecare măsură: una scade, iar cealaltă crește, această schimbare fiind mai mare, cu atât este mai puternică legătura. La o anumită valoare a conexiunii, numită critică, schimbarea de frecvență devine mai mare decât lărgimea curbei de rezonanță a fiecăruia dintre circuite. În acest caz, curba generală de rezonanță a celor două contururi dobândește o formă caracteristică "cu două buzunare". Și dacă conectați mai multe circuite? Curba de rezonanță va fi chiar mai aproape de curba dreptunghiulară dorită. În cazul în care bucla mai mare decât răspunsul total de critică de frecvență va avea mai multe „cocoașe“, cât de multe circuite incluse în filtru trece bandă (încercați să vă imaginați cămilă multihump!). Astfel de filtre, numite filtre de selecție concentrate, abreviate la FSS, sunt adesea folosite în receptoarele radio din toate clasele de complexitate.
În filtrele de bandă, este posibil să se stabilească nu numai circuite oscilante paralele, ci și cele succesive. Figura arată schemele lor. Dacă rezistența circuitului oscilator paralel la frecvența rezonantă este maximă, atunci rezistența serială este minimă. Aici, reactanța condensatorului și a bobinei se compensează reciproc și rămâne doar o mică rezistență activă a firului bobinei. Când frecvența se abate de la rezonanță, reactanța circuitului seriei crește brusc. Figura prezintă o diagramă a unei legături a unui filtru de bandă în formă de U, care utilizează atât circuite paralele, cât și seriale. Toate cele trei circuite sunt reglate la aceeași frecvență, adică frecvența medie a lărgimii de bandă a filtrului.
Circuite oscilante paralele și seriale
Bandpass filtru și caracteristicile sale
În cele din urmă, este doar necesar să se spună despre unul dintre "evidențiați" filtrele de cuarț electronice și piezoceramice moderne. Circuitele oscilante din filtru pot fi înlocuite cu cristale de cuarț, care sunt rezonatoare excelente. Filtrul va beneficia numai de acest lucru. Cuarț filtru vă permite să obțineți un răspuns aproape frecvență de frecvență, aproape de formă la un dreptunghiular. Chiar și la frecvențe foarte mari de ordinul a 1 și zeci de megahertzi, filtrele cu cuarț pot avea o lățime de bandă de numai câțiva kilohertzi. Acest lucru se datorează calității ridicate a rezonatoarelor de cuart. Cu circuite LC convenționale astfel de rezultate sunt inaccesibile. Filtrele de cuarț sunt utilizate pe scară largă în echipamente de înaltă calitate pentru comunicații radio.
La frecvențe mai joase, se folosesc rezonatoare care sunt mai ieftine și de o calitate mai rea. Sunt fabricate din piezoceramică artificială. În multe radiouri portabile, este instalat un filtru de selecție concentrat piezoceramic cu opt cavități (PF1P), schema și aspectul cărora sunt prezentate în figură. Și deloc în zadar pe panoul frontal al receptoarelor cu acest filtru scrieți cuvintele: "selectivitate ridicată". Filtrele de cuarț și piezoceramică au un viitor minunat, deoarece toate rezonatoarele de filtre pot fi realizate pe un singur cip, folosind aceeași tehnologie ca și pentru producerea de circuite integrate. Filtrele astfel realizate se numesc monolitic, subliniind faptul că filtrul nu mai conține elemente individuale, ci este realizat ca o singură unitate.
O altă versiune interesantă și promițătoare a filtrelor monolitice a apărut în legătură cu dezvoltarea dispozitivelor pe unde acustice de suprafață, abreviate ca SAW. Asta este ceea ce este. "Aruncând pietre în iaz, respectați cercurile formate de ele", a spus Kozma Prutkov. Din piatra aruncată de pe suprafața apei, valurile se deosebesc. În mod similar, pe suprafața piezo-cristalului, valurile se diferențiază de punctul în care aceste valuri sunt excitate. Viteza valurilor este de câțiva kilometri pe secundă, depinde numai de proprietățile elastice ale materialului, iar lungimea de undă la frecvențele spectrului radio este măsurată în milimetri. Dacă sunt aranjați mai multe electrozi de excitație, se va observa interferența undelor emise de fiecare dintre ele. Pieptenele electrozilor prezentate în figură creează un val în direcția indicată de săgeată numai dacă distanța dintre electrozi este de jumătate din lungimea de undă. Iar lungimea de undă depinde de frecvența semnalului excitant, prin urmare excitarea valurilor este posibilă numai la o anumită frecvență. În mod similar, acționează matricea receptoare de electrozi. Reacționează la valuri de o anumită lungime, și anume, astfel încât excitarea tuturor electrozilor are loc în aceeași fază. O placă cu piezoelectrică cu două perechi de piepteni de electrozi formează un filtru reglat la o frecvență bine definită. Schimbând geometria și configurația electrozilor, puteți obține parametrii necesari ai filtrului: frecvența de tuning, lărgimea de bandă etc. Filtrele SAW sunt deja utilizate pe scară largă în comunicațiile radio. În echipamentele profesionale, acestea permit, de exemplu, obținerea unei lărgimi de bandă de 3 kHz la o frecvență de câteva zeci de megaherzi. Am găsit aplicarea acestor filtre în televizoare de nouă generație. Acolo ele sunt mai largi au o lățime de bandă de mai multe megahertz.
Excitația SAW grilaj electrozi (semne „+“ și „-“ indică polaritatea instantanee a tensiunii pe semiperioadă polaritatea este inversată, iar crestele de undă vor avea loc jgheaburilor)
Acum stim cum folosim filtrele pe care le poti selecta dintr-un numar imens de oscilatii electrice diferite, numai certe, necesare pentru noi. Această sarcină are o importanță primordială în receptorul radio, în televizor, în dispozitivele de comunicare cu mai multe canale și în multe alte dispozitive. După cum spun experții, filtrele efectuează selectarea frecvenței semnalelor. Dar înainte de a putea izola semnalele frecvenței dorite, trebuie să cunoașteți această frecvență și să o puteți măsura și pentru aceasta aveți nevoie de un instrument de măsurare.
Filtru de bandă monolitică pentru surfactant
Trimiteți-le prietenilor: