Широкополосные пьезоэлектрические фильтры
Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Широкополосные пьезоэлектрические фильтры





 

 
 

 

 


Схема полосового фильтра Схема замещения плеча а

У плеча в схема замещения аналогичная. Здесь получается двухполюсник класса ∞ - ∞ с 4 реактивными элементами и следовательно с 3 резонансными частотами (две частоты резонанса напряжений, где сопротивление равно 0 и между ними одна частота резонанса тока, где сопротивление равно ∞). Добавление индуктивности увеличивает диапазон между резонансными частотами, что приводит к увеличению полосы пропускания ПФ..

 

0 ωрн1а ωртарн1в ωрн2в   ω рн2а= ωртв  

0 ω∞1 ωС1 ωС2 ω∞2

 

Эти фильтры применяется в аппаратуре уплотнения многоканальных систем. В модернизированной схеме можно применять секции следующего вида с параллельно включенной индуктивностью.

Для реализации индуктивности можно заменить специальной схемой инвертора сопротивления, в частности гиратора.

Инвертор сопротивлений – идеальный четырехполюсник, у которого входное сопротивление обратно сопротивлению нагрузки.

В качестве нагрузки включается емкость. У гиратора Условное обозначение гиратора:

Матрица А-параметров (матрица передачи):

Схема реализации гиратора:

Теоретически гиратор, нагруженный емкостью, можно применять в любых схемах фильтров для имитации индуктивности, особенно если индуктивность подключена к общему проводу (корпусу) между входом и выходом.


Схема гиратора (упрощенная) на транзисторах при RG=1 кОм

Аналоги мостовых полосовых и режекторных фильтров с резонаторами

 

Схема ПФ с резонатором в одном плече и конденсатором в другом.

Разработана Михайловым В.И. Здесь все

сопротивления равны RH



 

Получается коэффициент передачи как у мостовой схемы

 

Схема РФ с «обратным» резонатором (включен в цепь обратной связи обычный резонатор) и конденсатором. Ее можно считать и схемой с резонатором и эквивалентной индуктивностью.

Разработана Михайловым В.И.

Вилки активных фильтров

С пьезоэлектрическими резонаторами

 

Вилка фильтров представляет собой два разных фильтра (ФНЧ и ФВЧ или ПФ и РФ), подключенных к одному входу (источнику сигнала) и имеющих разные выходы (разные нагрузки).

Моделирования вилок узкополосных режекторных и полосовых фильтров с пьезоэлектрическими резонаторами с применением операционных усилителей было выполнено

Михайловым В.И.. Практические исследования таких устройств осуществить довольно сложно, в связи с этим рассматриваются вопросы математического и электронного моделирования работы этих фильтров. Математическое моделирование осуществлялось по рабочему коэффициенту передачи с учетом потерь в резонаторах и показало возможность получения соответствующих характеристик именно для вилок фильтров. Электронное моделирование производилось с использованием исследования виртуальных схем вилок фильтров и показало возможности совместной работы режекторных и полосовых фильтров, использующих одни и те же резонаторы. При этом рассматривались простейшие вилки фильтров, соответствующие использованию одного резонатора и более сложные с применением двух резонаторов. Операционные усилители обеспечивали нужные фазовые сдвиги и алгебраическое суммирование характеристик отдельных секций фильтров Характеристики фильтров наблюдались виртуальными измерительными приборами. Схема вилки фильтра, соответствующая мостовой схеме с пьезорезонатором в одном плече и резонатором обратным ему в другом построена по модернизированной схеме с двумя секциями и токовым сумматором и реализует рабочий коэффициент передачи аналогичной мостовой схемы. Следует отметить, что в обычной мостовой схеме обратный пьезорезонатор получить нельзя и нужно 4 резонатора.

Схемы вилки фильтров ПФ и РФ разработаны и исследованы Михайловым В.И.

,

Схема вилки фильтров ПФ и РФ и характеристика ослабления ПФ

Схема вилки фильтров ПФ и РФ и характеристика ослабления РФ

Магнитострикционные фильтры

Магнитострикция – явление изменения геометрических размеров некоторого стержня под действием магнитного поля. Магнитострикционные фильтры строятся на основе резонаторов из ферромагнитного материала, обладающего магнитострикционным эффектом.

При механическом резонансе амплитуда колебаний стержня будет максимальной, а ток во внешней цепи – минимальный. Таким образом, механический резонанс магнитострикционного стержня подобен резонансу токов параллельного колебательного контура.

Приведем эквивалентную схему магнитострикционного резонатора и частотную зависимость его реактивного сопротивления ХР. Такой РДП имеет класс 0 - ∞ и 2 резонансные частоты ωРТ и ωРН.

Рабочий диапазон таких резонаторов 10 -сотни кГц, а добротность тысячи единиц.

Магнитострикционные фильтры выполняются обычно по мостовой схеме.

 

Приведенная схема с резонатором и емкостью – заграждающий фильтр.

ПЗ находится между резонансными частотами ωPТ ωРН, , так как здесь знаки реактивных сопротивлений ветвей моста одинаковые. При равных величинах реактивных сопротивлений ветвей моста (точка пересечения) будет всплеск ослабления. Чтобы расширить резонансный промежуток, добавляют емкость последовательно или параллельно резонатору, тем самым, расширяя полосу не пропускания фильтра. Если вместо емкости поставить индуктивность, то получим полосовой фильтр. Имеем небольшой резонансный промежуток, годится для узкополосных фильтров. Индуктивность можно заменить имитатором. Поставив вместо емкости параллельный колебательный контур c резонансной частотой совпадающей с частотой резонанса резонатора, получим ФВЧ. Поставив последовательный колебательный контур, получим ФНЧ.

Электромеханические фильтры

В электромеханических фильтрах резонаторами являются металлические тела (например цилиндры), соединенные металлическими связками (стержнями).

 

ПЭМ – преобразователь электрических колебаний в механические и наоборот (ПМЭ).

Получаем полосовой фильтр с ПП в районе резонансной частоты механических резонаторов.. Рабочий диапазон – сотни килогерц.

 

Схема замещения участка электромеханического фильтра может быть представлена из продольно включенного последовательного контура и поперечно включенного параллельного. Общая схема будет содержать каскадно соединенные подобные участки и каждый участок будет давать ослабление аналогично полузвену ПФ типа к.

 

RC – фильтры

Общие понятия

Недостатки LC – фильтров:

  • индуктивность не технологична в изготовлении, ее величина сильно зависит от внешних условий, катушку индуктивности трудно изготовить в миниатюрном виде, она имеет малую добротность по сравнению с конденсатором.
  • Конденсаторы более технологичные, их можно изготовить с помощью тонко-пленочной технологии в миниатюрном или в плоском виде.

Поэтому стали изготавливать RC – фильтры, которые можно изготовить в микроминиатюрном виде.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.