Т-79. С помощью конденсаторов и катушек можно создавать фильтры — цепи, которые по-разному пропускают токи разных частот. Сопротивление реактивных элементов — конденсатора и катушки — зависит от частоты. Эта их особенность может оказаться весьма нежелательной в тех случаях, когда по цепи с конденсатором и катушкой идут переменные токи разных частот и нужно создать для всех этих токов равные условия. Когда нужно, никому не отдавая предпочтения, одинаково хорошо или одинаково плохо — главное одинаково! — пропускать по цепи токи любых частот. Конденсатор или катушка, разумеется, помешают этому равноправию. По-разному сопротивляясь токам разных частот, конденсатор или катушка в разной степени будут ослаблять эти токи (Р-54; 2, 3).

P-53

Конденсатор и катушка — источники так называемых частотных искажений, с которыми нам еще предстоит сталкиваться и бороться.
Но зато реактивные элементы незаменимы, когда нужно разделить токи разных частот, протекающие в общей цепи. Например, когда некоторые из них нужно пропустить в нагрузку легко, а другим вообще преградить путь в нее, пустить их по другому пути. Здесь, конечно, реактивные элементы незаменимы, только у них развито «чувство частоты», только конденсатор и катушка могут разделить токи разных частот, одни из них пропуская легко, другим оказывая большое сопротивление.
Цепи, в которых происходит сортировка и разделение токов разных частот, называются фильтрами. Обычно это не очень большие цепи, чаще всего они состоят из двух-трех элементов, в числе которых обязательно конденсатор или катушка или оба реактивных элемента одновременно. Фильтры чрезвычайно широко используются в электронных устройствах. Точной статистики, конечно, никто не делал, но, по-видимому, половина всех элементов электронных схем работает в фильтрах на своей основной работе или по совместительству. Схемы фильтров очень разнообразны, но в них всегда используются одни и те же принципы, которые можно хорошо увидеть на простейших примерах.
Фильтры бывают параллельные и последовательные. Примеры последовательных фильтров — на Р-54; 2, 3. Пример простейшего параллельного RC-фильтра — на Р-54; 4. Здесь происходит отделение переменного тока от постоянного: постоянный ток через Сф не пойдет, у него есть только один путь — через Rн. Так что одна задача — получение чистого переменного тока — в таком фильтре решается автоматически. Можно и постоянный ток выделить из его смеси с переменным. Для этого нужно, чтобы на данной частоте f (частота переменного тока) емкостное сопротивление хс конденсатора Сф было во много раз меньше, чем Rн (Р-54; 5,6). Тогда переменный ток в основном пойдет по пути наименьшего сопротивления, то есть через Сф, а через RH пойдет чистый (точнее, почти чистый) постоянный ток.
Чтобы получить нужное хс на данной частоте, достаточно подобрать емкость конденсатора с помощью простых расчетных формул (Р-52; 4) и справочных таблиц С-7. Эти таблицы еще раз напоминают, что величину хс на равных определяют и емкость С, и частота f, поэтому для получения одного и того же хс на низких частотах емкость должна быть значительно больше, чем на высоких.
Другая группа фильтров — делители напряжения, отдельные участки

P-54

которых имеют разное сопротивление на разных частотах. Поэтому разные (по частоте) токи создают на этих участках разные напряжения. Или иначе — фильтр-делитель в разной пропорции делит подведенные к нему напряжения разных частот.
Весьма распространенный фильтр с делителями показан на Р-54; 7. Его задача — получить на сопротивлении нагрузки Rн по возможности чистое постоянное напряжение, в то время, как на входе действуют два одинаковых напряжения — постоянное и переменное. Задача решается так. Сначала оба напряжения делятся делителем RГCф1 и передаются дальше, в сторону нагрузки с нижней части делителя, с Сф1. При этом, естественно, постоянное напряжение полностью остается на Сф1 (так как сопротивление конденсатора для постоянного тока бесконечно велико), а что касается переменного напряжения, то лишь небольшая часть его остается на малом емкостном сопротивлении этого конденсатора — его емкость именно так подбирается, чтобы хС было меньше, чем Rг.
Дальше еще один делитель RфСф2. На его нижнем участке переменное напряжение уже совсем мало — большая часть переменного напряжения достается сопротивлению фильтра Rф. На этом сопротивлении, правда, теряется и часть постоянного напряжения, но в данном случае подобные потери неизбежны.
Аналогичным образом создаются и RL-фильтры. В них катушка, в общем, делает то же дело, что и конденсатор (катушка по-разному ведет себя на разных частотах), ну а конкретно — все делает наоборот, в отличие от конденсатора, оказывает большее сопротивление тем токам, частота которых выше (Р-53, С-7).
Чтобы усилить эффект фильтрации, эффект разделения разночастотных переменных токов и напряжений, иногда в одном фильтре объединяют конденсатор с катушкой. Один из примеров такого фильтра — на Р-54; 8. Его задача та же, что и в фильтре Р-54; 7, но здесь вместо Rф включена катушка Lф. Катушку, применяемую в фильтре, часто называют дросселем, что можно перевести на русский как «глушитель». В данной схеме дроссель Lф глушит переменные токи, для них он представляет большое сопротивление xL. А постоянные токи дроссель, наоборот, пропускает беспрепятственно. Точнее, почти беспрепятственно: постоянный ток ощущает только активное сопротивление провода, из которого намотан дроссель. Так что фильтр Р-54; 8 отличается тем, что он закрывает путь к нагрузке переменным токам, не причиняя вреда постоянному. Или скажем иначе: на Lф практически не теряется часть постоянного напряжения, как она терялась на Rф в фильтре Р-54; 7. Несмотря на все это, значительно чаще применяют фильтры с резисторами. Потому что дроссель — деталь более сложная и более дорогая, чем резистор, и применение ее не всегда оправданно.
В радиоэлектронной аппаратуре очень часто можно встретить особый LC-фильтр, так называемый колебательный контур. Но прежде, чем знакомиться с ним, нужно сказать несколько слов о том, как с помощью графиков описывают основные «черты характера» электрического фильтра.
Читать следующую теорию
Вернуться на предыдущую

значёк