9.12 : Частотная характеристика

Пассивные фильтры используются для формирования частотного спектра сигналов в самых разных приложениях. Эти фильтры, в которых используются только пассивные элементы, такие как резисторы (R), катушки индуктивности (L) и конденсаторы (C), способны избирательно разрешать или блокировать определенные диапазоны частот без необходимости использования внешних источников питания.

Фильтры нижних частот (ФНЧ)

Фильтры нижних частот предназначены для передачи сигналов с частотами ниже частоты среза ωc и ослабления сигналов выше нее. Частота среза определяется как:

Они обычно используются для направления аудиосигналов на низкочастотные динамики или сабвуферы, гарантируя, что до этих устройств доходят только низкие частоты. Типичная передаточная функция H(s) для RC-фильтра нижних частот определяется выражением:

В этом уравнении V_o — выходное напряжение, V_i — входное напряжение, ω — угловая частота, R — сопротивление, а C — емкость.

Фильтры верхних частот (ФВЧ)

Напротив, фильтры верхних частот пропускают частоты выше ω_c, блокируя частоты ниже этого значения. Эти фильтры жизненно важны для направления высокочастотных компонентов на высокочастотные динамики в аудиосистемах. RC-фильтр верхних частот имеет следующую передаточную функцию:

Полосовые фильтры

Полосовые фильтры предназначены для пропускания определенной полосы частот, что делает их идеальными для каналов, предназначенных для звуковых частот среднего диапазона.

Полосно-заграждающие фильтры

Полосно-заграждающие фильтры также известны как режекторные фильтры; они отсекают определенную полосу частот, чтобы избежать помех, что особенно полезно в сложных электронных системах, где несколько сигналов перекрываются.

Конструкция полосно-заграждающих фильтров представляет собой тонкий баланс выбора правильных значений компонентов для достижения желаемых частот среза и уровней затухания.