7. Filtry częstotliwościowe pasywne i aktywne - podstawowe rodzaje,
przykładowe schematy filtrów, ich charakterystyki częstotliwościowe

Filtrem częstotliwości nazywamy układ o strukturze czwórnika (czwórnik to układ mający cztery zaciski - jedna z par
zacisków pełni rolę wejścia, zaś druga wyjścia), który przepuszcza bez tłumienia lub z małym tłumieniem napięcia i
prądy w określonym paśmie częstotliwości, a tłumi napięcia i prądy leżące poza tym pasmem. Filtry częstotliwości
mają głównie zastosowanie w urządzeniach elektronicznych i energetycznych. Umieszczone pomiędzy źródłem
sygnału a odbiornikiem powodują, że do odbiornika dostaje się sygnał o pożądanym widmie częstotliwości, co
oznacza, że z sygnału dostarczanego przez źródło został wyeliminowany sygnał o częstotliwości mieszczącej się w
paśmie tłumienia. Pasmo częstotliwości, które filtr przepuszcza bez tłumienia (lub z małym tłumieniem) nosi nazwę
pasma przepustowego, zaś pasmo, w którym napięcia i prądy podlegają silnemu tłumieniu nosi nazwę pasma
tłumienia. Częstotliwośd, która stanowi granicę pomiędzy pasmem przepustowym a pasmem tłumienia, nazywana
jest częstotliwością graniczną.

7.1. PODSTAWOWE RODZAJE



Ze względu na przeznaczenie filtry można
podzielid na cztery podstawowe rodzaje:

o dolnoprzepustowe
o górnoprzepustowe
o środkowoprzepustowe
o środkowozaporowe



Ze względu na konstrukcję i rodzaj działania
filtry można podzielid na:

o pasywne – nie zawierają elementów

dostarczających

energii

do

obwodu

drgającego, zawierają tylko elementy RLC

 jednostopniowe
 wielostopniowe

o aktywne – zawierają zarówno elementy RLC,

jak również i elementy dostarczające
energię do filtrowanego układu np. wzmacniacze,
układy nieliniowe.



Filtry można również podzielid na typy obwodów w jakich są używane:

o analogowe
o cyfrowe

7.2. PRZYKŁADOWE SCHEMATY FILTRÓW

Filtrami biernymi nazywa się filtry zbudowane z elementów biernych, takich jak rezystory, kondensatory, cewki
indukcyjne. Przykładem takiego filtru jest tzw. filtr drabinkowy, utworzony poprzez powielenie prostego czwórnika
RC o schemacie pokazanym na rys. 7.1.

Rys. 7.1. Filtr drabinkowy RC, dwuczłonowy

Filtry aktywne są to filtry liniowe, w których układzie
wewnętrznym są zastosowane elementy aktywne w
postaci sterowanych źródeł (często sterowanych źródeł
napięcia). Najczęściej do budowy filtru aktywnego
wykorzystuje się wzmacniacz napięciowy (operacyjny),
wprowadzając go odpowiednio w strukturę filtru. Należy
zaznaczyd, że zastosowanie wzmacniacza na wejściu lub
wyjściu filtru z elementów biernych nie przekształca
tego filtru w aktywny.

Rys. 7.2. Filtr aktywny w strukturze de Raucha

Celem budowy filtrów aktywnych jest uzyskanie właściwości i charakterystyk częstotliwościowych, niemożliwych do
otrzymania w filtrach biernych (jak uformowanie charakterystyki częstotliwościowej modułu, tak aby jednocześnie
wystąpiły: płaski odcinek w paśmie przewodzenia i duże wartości nachylenia w strefie przejściowej), albo eliminacja
elementów niedogodnych i trudnych w realizacji, jak cewki indukcyjne, przy zachowaniu cech filtru zawierającego
także takie cewki.

Na rys. 7.2. pokazano przykład schematu filtru aktywnego z jednym wzmacniaczem operacyjnym.

7.3. CHARAKTERYSTKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

Rys. 7.3. Charakterystyki dwóch dolnoprzepustowych filtrów 3-go rzędu (1-go dla porównania dodany)

Rys. 7.4. Filtr dolnoprzepustowy 3-go rzędu PASYWNY

Rys. 7.5. Filtr dolnoprzepustowy 3-go rzędu AKTYWNY

Źródła:



ELEKTRONIKA DLA ELEKTRYKÓW Laboratorium – Andryś Opolski



Wykłady Mizana



WIKI – podział filtrów (jedyne sensowne opracowanie w necie jakie znalazłem)



Trochę z forum, bo już nie wiedziałem skąd…