14. Фильтрующие цепи

Конденсаторы и катушки индуктивности, как уже говорилось, обладают емкостным и индуктивным сопротивлениями, величина которых зависит от частоты электрического тока. Это свойство используется для изготовления фильтров, с помощью которых можно выделить или отфильтровать электрические сигналы различной частоты. Простейший фильтр низких частот показан на рисунке 59. При частоте входного сигнала, равной нулю, т. е. при подаче на вход цепи постоянного напряжения, на выходе тоже будет постоянное напряжение. С увеличением частоты входного сигнала выходное напряжение уменьшается, так как

уменьшается емкостное сопротивление конденсатора С. В данном случае имеется делитель напряжения, у которого с ростом частоты уменьшается сопротивление плеча, содержащего конденсатор. Такой фильтр мы будем использовать при изготовлении выпрямителя (см. § 16).

Рассмотренную цепь можно использовать и как фильтр высоких частот, если снять выходное напряжение с резистора (рис. 60). Если на вход такой цепи подать постоянное напряжение, то напряжение на выходе будет равно нулю, так как конденсатор разрывает цепь постоянного тока. При переменном напряжении в цепи возникает ток и на выходе появляется переменное напряжение. С ростом частоты емкостное сопротивление уменьшается, что приводит к уменьшению на нем напряжения и, соответственно, увеличению напряжения на другом плече делителя. В результате выходное напряжение увеличивается. Такая цепь используется для связи каскадов усилителей переменного напряжения.

Комбинация двух RC-цепей, показанная на рисунке 61, обладает важным свойством — она фильтрует (выбирает) узкую полосу частот со средней частотой т. е. обладает избирательными свойствами. Эту цепь мы будем использовать при сборке генератора гармонических колебаний.

Рис. 59. Фильтр низких чаете

Рис. 60. Фильтр высоких частот

Рис. 61. Избирательная RC-цепь, пропускающая узкую полосу частот

Рис. 62. LC-фильтр низких частот

Рис. 63. Схема установки для изучения RC-фильтра низких частот

Рис. 64. Схема установки для изучения RC-фильтра высоких частот

В фильтрах могут применяться также катушки индуктивности. На рисунке 62 показан фильтр низких часот, в котором резистор заменен катушкой индуктивности с сердечником. Сердечник используется для повышения индуктивности. Подобный LC-фильтр широко используют в выпрямителях различных электронных приборов, например в школьном осциллографе.

Говоря о емкостном и индуктивном сопротивлениях, мы отличаем только одно их свойство — зависимость от частоты переменного тока. На самом деле существует и другая важная особенность: конденсаторы и катушки индуктивности накапливают и отдают электрическую энергию переменного тока. Это свойство используется в такой практически важной цепи, как колебательный контур. С ним мы познакомимся при изготовлении радиоприемника. Напомним, что в резисторах электрическая энергия расходуется на нагревание.

(см. скан)

(см. скан)

Рис. 65. Схема проверки работы избирательного RC-фильтра