RC filtri un to izmantošana


Elektronika un dažādas elektriskās principiālās shēmas ir neiedomājamas bez RC ķēžu jeb filtru elementiem. Šādi filtri ir nepieciešami, jo dažkārt rodas situācija, kurā ir nepieciešama kāda signāla vājināšana. Piemēram, kad izejā jāiegūst tikai zemas vai augstas frekvences signāls, bet otrs tur nedrīkst parādīties, jo citādāk ķēde nedarbosies pareizi, parādīsies dažādi traucējumi.


1.1.att. RC zemfrekvenču filtrs



Augstāk redzamais RC filtrs sastāv no 2 kΩ lielas pretestības (rezistora) un 33 nF kondensatora. Šis kondensators ir slēgts virknē ar ieejā esošo rezistoru. Zinot abu elementu vērtības, ir iespējams noteikt nogriešanas frekvenci. Par nogriešanas frekvenci sauc frekvenci, pie kuras sākas signāla vājināšana. 

RC filtra nogriešanas frekvenci var aprēķināt, izmantojot šādu formulu: f = 1/(2πRC)

Lai uzskatāmi apskatītu to, kā izmainās izejas signāla amplitūda atkarībā no ieejas signāla frekvences, ieejā nepieciešams padot 5 un 10 kHz signālus.

1.2.att. RC filtra ietekme uz 5 kHz signālu


1.3.att. RC filtra ietekme uz 10 kHz signālu

Ja salīdzina abas iegūtās oscilogrammas, tad var redzēt, ka tad, kad palielinās ieejā padotā signāla frekvence, tad samazinās izejas signāla amplitūda, kas nozīmē to, ka signāls tiek vājināts. Gadījumā, ja ieejā tiek padots signāls, kura frekvence ir mazāka par nogriešanas frekvenci, tad tas netiek vājināts, ja tiek izmantots zemfrekvenču filtrs.

Tālāk mēs apskatīsim augstfrekvenču RC filtru. 

Augstfrekvenču RC filtra izejas signāla izmaiņas ir pretējas RC zemfrekvenču filtram. Jo lielāka būs ieejas signāla frekvence, jo mazāk atšķirsies izejas un ieejas signālu amplitūdas, kas nozīmē to, ka filtrs nevājinās ieejā padoto signālu, ja tā frekvence būs lielāka par nogriešanas frekvenci. 


1.4.att. RC filtra ietekme uz 10 kHz signālu

Šajā gadījumā ir redzams, ja ieejā tiek padots signāls ar frekvenci 10 kHz, tad izejas signāla amplitūda ir tuva ieejas signāla amplitūdai. Šis gadījums ir pretējs tam, kuru mēs apskatījām pirms tam. Tas pierāda to, ka zemfrekvenču un augstfrekvenču filtru darbības ir pretējas.


1.5.att. RC filtra ietekme uz 1 kHz signālu


1.5.att. ir redzams ieejas signāls ar frekvenci 1 kHz, kur rezultātā izejas signāla amplitūda ir redzami samazinājusies, kas nozīmē to, ja mēs turpinātu samazināt ieejas signāla frekvenci, tad izejā varētu novērot arvien mazāku signāla amplitūdu, kas nozīmē to, ka šis filtrs vājina zemākas frekvences signālus. 
UZ SĀKUMU