Мета роботи
Опанувати принципи побудови електричних фільтрів та навчитися визначати їх частотні характеристики і основні параметри.
Прилади і устаткування
Спеціалізований лабораторний стенд з котушками індуктивності, активними опорами та конденсаторами, генератор гармонійних коливань, високочастотний вольтметр діючих значень, осцилограф, LC-метр.
ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ
Класифікація фільтрів
Електричним фільтром називається пристрій, за допомогою якого електричні коливання різних частот відділяються один від одного. Фільтром є чотириполюсник, який “пропускає” електричні коливання вхідного сигналу, що знаходяться в певному діапазоні частот - смузі пропускання (смузі прозорості) і затримує коливання, що знаходяться в іншому частотному діапазоні - смузі затримання (смузі непрозорості).
Залежно від того, до якої частини частотного діапазону належать смуги пропускання та затримання, фільтри поділяють на такі групи:
а) фільтри нижніх частот (ФНЧ), які пропускають малі частоти і затримують ве- ликі;
б) фільтри верхніх частот (ФВЧ), які пропускають великі частоти і затримують малі;
в) смугові фільтри (СФ), які пропускають коливання в заданій смузі частот;
г) загороджувальні або режекторні фільтри (ЗФ або РФ), які затримують коливання в певній смузі частот.
Залежно від вигляду ланок фільтри класифікують на Г-, Т-, П-подібні, мостові і ін. Ці фільтри можуть бути одно- і багатоланковими.
За характеристиками фільтри розрізняють на прості (типу К) і складні (типу М) вищого класу.
За типами елементів фільтри поділяють на реактивні або LC-фільтри (складаються із індуктивностей L і ємностей C), безіндукційні або RC-фільтри (складаються із опорів R і ємностей C), п’єзоелектричні, магнітострикційні, активні ARC-фільтри, з перемикальними конденсаторами, цифрові (з використанням ЕОМ).
Електричний фільтр якнайкраще виконує свої функції, якщо він працює на узгоджене навантаження. Для фільтрів основним є встановлення умов, при яких
він може мати смугу пропускання, а також визначення ширини смуги прозорості і знаходження рівнянь частотних характеристик.
Реактивні фільтри
Найпростішим реактивним фільтром є симетричний Т-подібний чотириполюсник з реактивними елементами 
і 
(див. рис. 1). В теорії чотириполюсників показано, що для такої схеми справедливе рівняння
= ch(
, (1)
де 
власне загасання фільтру; загасання характеризує міру зміни амплітуд напруги (струму) при переході від входу до виходу; 
– коефіцієнт фази (фазова стала).
Рис. 1 Смугою пропускання реактивного фільтру є ді- апазон частот, для якого власне загасання фільтру дорівнює нулю (
). Можна показати, що при із (1) випливає умова прозорості реактивного фільтру у вигляді
або 
. (2)
Для (2) справедливі такі твердження:
а) знаки опорів 
, повинні бути протилежні (якщо 
має індуктивний характер, то повинен бути тільки з ємнісним характером);
б) повинна виконуватися нерівність 
;
в) справедливі такі рівності:
. (3)
Із (3) можна визначити граничні частоти смуги пропускання фільтра.
Амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) фільтра у смузі пропускання є 
, а в смузі затримання визначається виразом
Arch 
. (4)
Фазочастотна характеристика (ФЧХ) (ω) в смузі пропускання має вигляд
(ω) = arccos(1+ ), (5)
а в смузі затримання
(ω) 
(6)
