Помогите Разобраться В Фильтрах

[morrice]

Хочу разобраться в этом фильтре...по ходу чтения возникли некоторые вопросы....

Автор пишет " Сначала обна напряжения (постоянное и переменное) делятся делителем RгCф1, (это понятно - 2 резистора Rг и Rф это делители напряжения), и передается дальше, в сторону (внимание !) НАГРУЗКИ с нижней части делителя, с Cф1. ----------

--------------- вот тут возник вопрос, что автор имеет ввиду под нижней частью делителя ? ...все логично сходится если нижняя часть делителя - это верхняя часть от нас - это верхняя жирная точка (первая) .. я прав ??..

Продолжим... "При этом естественно ПОСТОЯННОЕ напряжение полностью остается на Сф1 (так как сопротивление конденсатора для постоянного тока бесконечно велико.. ------------

---------------- вот тут тоже возник вопрос.... что значит остается ??.. аа...кажется я пока писал понял, чем больше сопротивление тем больше напряжение на нем падает...получается конденсатор забрал себе всю постоянку .... на этот вопрос я видимо сам ответил....

главная задача этого фильтра была - получить на нагрузке чистое постоянное напряжение.... было нами замечено что - постоянное напряжение полностью падает на конденсаторе, - а так как конденсатор(конденсаторы) подключены паралельно нагрузке - то на нагрузке действует та же постоянка что и на конденсаторе ...... я прав ?...

а переменное напряжение находит свой "короткий путь" через малое сопротивление конденсаторов и до нагрузки не доходит...

насколько я понял резисторы Rф и Rг , нужны просто для того чтобы разделить напряжение...или они для чего то еще нужны ??..я не очень понимаю..какова их роль...

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[aitras]

что автор имеет ввиду под нижней частью делителя?

Конденсатор - нижняя часть делителя. С него снимается выходное напряжение.

Конденсатор не пропускает постоянную составляющую напряжения на "землю", поэтому в, как Вы выразились, "жирной точке" потенциал остается высоким. Переменная же составляющая проходит через конденсатор на "землю", т.к. он для нее (для переменной составляющей) оказывает очень малое сопротивление. Но так как это сопротивление все же не нулевое, часть переменного напряжения падает на конденсаторе. И, следовательно попадает на выход, т.к. выходное напряжение мы снимаем с конденсатора.

аа...кажется я пока писал понял, чем больше сопротивление тем больше напряжение на нем падает...получается конденсатор забрал себе всю постоянку .... на этот вопрос я видимо сам ответил....

главная задача этого фильтра была - получить на нагрузке чистое постоянное напряжение.... было нами замечено что - постоянное напряжение полностью падает на конденсаторе, - а так как конденсатор(конденсаторы) подключены паралельно нагрузке - то на нагрузке действует та же постоянка что и на конденсаторе ...... я прав ?...

а переменное напряжение находит свой "короткий путь" через малое сопротивление конденсаторов и до нагрузки не доходит...

Но, в общем- то Вы все правильно поняли

насколько я понял резисторы Rф и Rг , нужны просто для того чтобы разделить напряжение

Не совсем. Rг - внутреннее сопротивление источника напряжения. У идеального источника это сопротивление равно нулю. У неидеального, соответственно - не нулевое. Поэтому совместно с первым конденсатором он образует первый делитель.

Rф - резистор фильтра. Вместе со вторым конденсатором образует еще один делитель.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[morrice]

Не совсем. Rг - внутреннее сопротивление источника напряжения.

вы уверены что это внутренне сопротивление источника ?...в книге такого не было написано..

Rф - резистор фильтра.

хорошо, тогда какую задачу выполняет Rф ? (ну он уменьшает ток в цепи, это очевидно), а что еще...

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[mvkarp]

morrice. Rг - сопротивление генератора, т.е. источника сигнала. Это общепринятое обозначение.

Мы можем рассматривать данную схему как два идеальных источника напряжения Г1 и Г2. А резистор Rг как внешний. А можем рассматривать просто два обычных, не идеальных источника напряжения, а Rг как их внутреннее сопротивление. Суть задачи от этого не изменится.

Для анализа схемы можно воспользоваться принципом (методом) наложения (вроде бы так называется). Это когда схема, содержащая несколько источников, рассчитывается для каждого источника, а потом ток в некоторой ветви схемы находится как алгебраическая сумма токов от каждого источника.

В Вашем примере есть два источника: постоянного и переменного напряжения.

Рассчитайте напряжение на Rн для постоянного тока (он будет равен U_Г2*R_Н / (R_Г+R_Ф+R_Н) ).

Когда будете считать напряжение для переменного тока, то здесь нужно будет еще учитывать и сопротивления конденсаторов на частоте генератора. И коэффициент передачи напряжения от генератора к нагрузке будет значительно ниже.

Т.е. получается, что значительную часть переменного напряжения мы отфильтровали.

Ну а если "на пальцах", то разрисуйте прохождение токов по всем ветвям.

Постоянный ток вследствие того, что конденсаторы не пропускают постоянный ток, будет течь только по контуру: источник питания - R_Г - R_Ф - R_Н - источник питания.

Переменный:

Источник питания - R_Г. Здесь он разветвляется. Часть тока через C_Ф1 возвращается к источнику, часть проходит через R_Ф. Тут опять идет разделение тока. Часть - через C_Ф2, оставшаяся часть - в нагрузку.

Назначение резисторов.

Резисторы нужны, чтобы образовывались делители для переменного напряжения. Первый делитель - R_ГC_Ф1. Второй делитель - R_ФC_Ф2R_Н.

К сожалению, при этом теряется и часть постоянного напряжения. Но за все нужно платить и чем-то жертвовать.

Как поняли?

[morrice]

Как поняли?

все что вы написали понятно..

про Rф, вопрос остался открытым, (вы мне ответили чтобы образовать фильтр) ...для меня это не ответ.. потому что я как раз и начал изучать фильтры..

хорошо, тогда такой вопрос - что будет если убрать резистор Rф ?

[mvkarp]

Ответил. Вы просто не усмотрели.

Он с другими элементами образовывает второе звено фильтра. В этом втором звене R_Ф является одним плечом делителя, C_Ф2R_Н - вторым плечом.

Если R_Ф убрать (закоротить), то в схеме остается только один фильтр R_Г / C_Ф1C_Ф2R_Н. И он будет хуже фильтровать переменную составляющую, чем двухзвенный.

К сожалению, анализ цепей с реактивными элементами предполагает знание операций с комплексными числами, поэтому не привожу здесь анализ в виде формул.

В принципе, в упрощенном виде можно попробовать. Если Вам это интересно. Но там придется применять упрощения, которым Вам придется просто поверить.

[morrice]

В принципе, в упрощенном виде можно попробовать. Если Вам это интересно. Но там придется применять упрощения, которым Вам придется просто поверить.

попробовать с помощью формул объяснить мне что без Rф фильтроваться будет хуже ??...

это получается так трудно объяснить почему с Rф фильтруется лучше ??...

ну попробуйте..

я вот только вижу что Rф это сопротивление, значит он отбирает часть эдс (переменную и постоянную в равной степени), и уменьшает общий ток в цепи (и для переменки и для постоянки) , аааа... кажется начал немного понимать... он стоит чтобы ответвить (сделать ответвление) часть ЭДС для конденсатора Cф2.. чтобы конденсатору Cф2 досталось какое то определенное напряжение.. я правильно понял ?..

а на обоих конденсаторах падает разное напряжение ??..

Изменено 28 августа, 2012 пользователем morrice

[mvkarp]

Вы, в общем, как-то по-своему понимаете/трактуете. Вроде бы правильно, но я не уверен, четко ли Вы осознали происходящие процессы.

Освобожусь немного, попробую немного простых формул с пояснениями накидать.

[Alkarn]

Если не будет ни Rг, ни Rф, то никакой фильтрации не будет вообще.

Источник переменного напряжения с нулевым внутренним сопротивлением на любом конденсаторе создаст своё напряжение.

Именно за счет того, что фильтр работает как делитель напряжения

с разным коэффициентом передачи для постоянного и переменного тока, происходит фильтрация.

При этом в RС фильтре неизбежно будут потери и постоянного напряжения.

Но, если постоянное напряжение уменьшится, скажем, на 10%, то переменное может уменьшиться

в 10,100, 1000 раз, смотря какя емкость конденсатора и сколько ступеней фильтрации.

[morrice]

с разным коэффициентом передачи для постоянного и переменного тока

этот коэфициент передачи - он зависит от номинала резистора ?..

[Alkarn]

И от резистора, и от конденсатора.

Формула (если без учета нагрузки, иначе очень сложная для первого раза)

К=Хс/sqr(R^2+Xc^2) - обычная для делителя с реактивным элементом.

sqr- корень квадратный.

Хс - реактивное сопротивление конденсатора на частоте, которая фильтруется.

Хс для постоянного тока = бесконечости, К равно 1.

Для частоты 50 Гц конденсатор на 100 мкФ имеет сопротивление около 30 Ом, если R=200 Ом, то на частоте 50 Гц

К=30/sqr(30^2+200^2)=0,15.

[morrice]

Для частоты 50 Гц конденсатор на 100 мкФ имеет сопротивление около 30 Ом, если R=200 Ом, то на частоте 50 Гц

К=30/sqr(30^2+200^2)=0,15.

то есть получается эти самые 50 герц ослабнут на 1/0.15 раз по амплитуде ?..

"отфильтровывает" эту частоту - это значит он эту частоту заваливает ? (судя по тому что ты получил 0.15 это так)

Изменено 28 августа, 2012 пользователем morrice

[Alkarn]

"отфильтровывает" эту частоту - это значит он эту частоту заваливает ?

Фильтры бывают разные - нижних частот (ФНЧ), верхних (ФВЧ) - пропускают нижние или верхние с малым ослаблением, остальные давят,

полосовые (ППФ) - пропускают определенную полосу частот, режекторные, или заграждающие - задерживают определенную полосу, всё остальное пропускают.

Посмотри тут.

http://www.gelezo.com/electricity/540000/543000/543080/filtri_nijnih_i_verhnih_chastot.html

Чтобы не было потерь постоянного напряжения, применяют не RC, a LC фильтры.

Для ФНЧ всегда есть частота среза - условная частота, на которой сигнал ослабляется в 1,41 раза, выше по частоте с каждым удвоением частоты ослабление сигнала увеличивается в 2 раза (для RC - фильтров, для LC - в 4 раза).

Изменено 28 августа, 2012 пользователем Alkarn

[morrice]

ну это же дальше по книжке будет думаю... я же читаю свою книжку...не буду спешить пока... надо все детально разобрать )

[Alkarn]

Успехов!

[mvkarp]

С формулами для всего фильтра как-то очень громоздко получается.

Давайте для начала рассмотрим одно звено. R_ГC_Ф1. Остальную часть схемы справа просто откинем.

Как известно, сопротивление конденсатора в зависимости от частоты X_C=1/wC, где C - емкость конденсатора, w=2*Pi*f - циклическая частота сигнала.

Z - общее сопротивление последовательно соединенных RC.

Выходное напряжение рассчитывается как для обычного делителя.

Как видно из результирующей формулы, напряжение на выходе обратно-пропорционально частоте входного сигнала.

Для постоянного тока w=0 и U_А=U_ВХ.

Для переменного тока - чем выше частота, тем меньше напряжение на выходе.

Вот и получается фильтрация постоянки от переменки.

Если добавить второе звено, то для переменного тока входным напряжением для второго звена будет уже напряжение, ослабленное первым звеном. В то время, как для постоянного тока это напряжение по-прежнему равняется напряжению источника.

Теперь добавим к обоим звеньям сопротивление нагрузки. Тут уж в формулах можно и запутаться. Но принцип остается тем же. Т.е. переменное напряжение ослабляется куда сильнее, чем постоянное.

[morrice]

Как видно из результирующей формулы, напряжение на выходе обратно-пропорционально частоте входного сигнала.

из формулы так же видно что выходной сигнал в равной степени зависит от частоты, емкости конденсатора, сопротивления резистора...

вот от емкости конденсатора я понимаю чисто логически, чем больше емкость тем меньше сопротивление...для переменного тока (с повышением емкости конденсатора низшие частоты фильтруются лучше)..

ну раз уж конденсатор высшие частоты пропускает с меньшим сопротивлением, чем низшие - отсюда прямо вытекает что с повышением частоты.. выходное напряжение уменьшается..(так как напряжение прямо пропорционально сопротивлению, а оно на высших частотах ниже чем на низших)..

в общем в формулах я розабрался.. но в последнем действие ты как то шустро перескочил ... не пойму как ты получил последнюю формулу.. (наверно не стал расписывать).. и оттуда и вправду видно - что чем больше сопротивление резистора - тем меньше выходное напряжение для переменных частот.. с помощью формул я это вижу.. почему это так ??.. чем больше сопротивление резистора - тем больше на нем падает переменное напряжение ?? (но ведь и постоянное напряжение на нем падает, что для нас нежелательно)

почему бы не убрать резисторы вообще... переменный ток пойдет своей короткой дорогой через конденсаторы... а постоянный останется на нагрузке.....

стоп стоп...кажется я начал понимать.... если бы не было сопротивления - то на конденсаторе падала бы почти вся ЭДС источника сигнала.. а так как нагрузка подключена паралельно , то это напряжение и на нагрузке бы действовало (только переменный ток был бы очень слабый, так как сопротивление нагрузки больше сопротивления конденсатора, для переменного тока)..

.. сопротивления получается...стоят чтобы на них падало это переменное напряжение ( это потребители переменного тока)... чтобы оно не падало на конденсаторе (т.к. конденсатор подключен паралельно нагрузке) .... я правильно понял....или снова запутался и вас запутал ??

Изменено 29 августа, 2012 пользователем morrice

[mvkarp]

... шустро перескочил ... (наверно не стал расписывать)

Конечно не стал. Это можно и самому сделать.

но ведь и постоянное напряжение на нем падает, что для нас нежелательно

Этим приходится жертвовать.

почему бы не убрать резисторы вообще... переменный ток пойдет своей короткой дорогой через конденсаторы... а постоянный останется на нагрузке

Можно и убрать. Но тогда для источника сигнала такой конденсатор начиная с некоторой частоты будет представлять собой весьма серьезную нагрузку, вплоть до практически короткого замыкания.

Пусть источником сигнала будет операционный усилитель. Пусть минимальной нагрузкой для него разрешено сопротивление в 2 кОм. Операционник усиливает сигналы от 0 до 20 кГц. Нам нужно выделить только низкочастотные сигналы. Пусть для начала это будет постоянная составляющая сигнала. Что тогда делать?

Начиная с некоторой частоты сопротивление конденсатора станет меньше 2 кОм. Необходимо будет обязательно поставить сопротивление. Иначе ОУ просто выйдет из строя.

Изучая дальше фильтры, Вы узнаете, что у RC-цепочек есть так называемая частота среза, начиная с которой АЧХ звена начинает срез характеристики. Эта частота среза определяется параметрами RC-цепочки. Что применение нескольких звеньев увеличивает крутизну среза этой характеристики.

Также немаловажно, что при снижении сопротивления в n раз необходимо будет увеличить емкость конденсатора в n раз. А это габариты, цена. Проще и дешевле применить резистор. А незначительную потерю полезного сигнала скомпенсировать в других цепях.

Изменено 29 августа, 2012 пользователем mvkarp

[morrice]

все теперь я понял...

впринципе я был близок.. к понимаю))..в последнем моем посте...) теперь точно понял.. оказывается просто когда нет возможности ставить большие емкости ставят большие резисторы.. (что в такой же степени уменьшает выходное напряжение).. ну и еще если вдруг понадобится..увеличить входное сопротивление фильтра (ваш пример с операционником)

теперь все понял...

а я был прав на счет переменного напряжения ?....что та переменка которая падает на конденсаторах она же действует и на нагрузке (т.к. паралельно подключены) ?

Изменено 29 августа, 2012 пользователем morrice

[mvkarp]

Т.к. сопротивление нагрузки RН и конденсатор СФ2 включены параллельно (см. рис.), то и напряжение на них одинаковое.

Вы, morrice, прочтите еще, что такое узел и ветвь. С этого нужно начинать изучение основ электротехники. А также вспомните законы Кирхгофа - два основных закона, на которых строятся остальные методы и правила расчетов цепей.

[Alkarn]

Я же писал:

Чтобы не было потерь постоянного напряжения, применяют не RC, a LC фильтры.

L имеет нулевое сопротивление для постоянного тока, потерь не будет.

Просто параллельный конденсатор не может в принципе уменьшить переменное напряжение,

на нем будет то же напряжение, что и на источнике напряжения с нулевым внутренним сопротивлением.

Можешь проверить - подключи конденсатор на 1-10 мкФ, 400 вольт к сети 220 вольт, на нем будут те же 220 вольт.

Нет резистора - нет делителя напряжения, на выходе то же, что и на входе.

[morrice]

Нет резистора - нет делителя напряжения, на выходе то же, что и на входе.

понял да ..) ( это логично что на конденсаторе будут все 220В падать, - источнику тока больше некому отдавать свою ЭДС, и он все свои силы направляет на этот конденсатор )

То есть насколько я понял вся СУТЬ фильтра (паралельного) в том, чтобы на конденсаторе падало как можно меньше переменного напряжения ! и чтобы резисторы (фильтра) отобрали как можно больше этого переменного напряжения.. чтобы не досталось нагрузке... можно общими словами так объяснить ??

Я же писал:

Чтобы не было потерь постоянного напряжения, применяют не RC, a LC фильтры.

это я понял, катушка реактивный элемент(не потребляет мощности) и не сопротивляется постоянному току, а переменному сопротивляется..

[Alkarn]

Ну, где-то так. На уровне домохозяек.

Только фильтр не параллельный - ток от источника проходит последовательно через фильтр и нагрузку.

[morrice]

Ну, где-то так. На уровне домохозяек.

когда ж я дойду до уровня любителя ?

Только фильтр не параллельный - ток от источника проходит последовательно через фильтр и нагрузку.

точно.!