Перестраиваемый режекторный фильтр
категория
Электронные устройства
И. НЕЧАЕВ, г. Курск
Радио, 2002 год, № 11
В звуковоспроизводящей либо радиоприемной аппаратуре иногда появляются узкополосные помехи или наводки, например, сетевые.
Для борьбы с такими помехами наиболее эффективен режекторный фильтр. Он подавляет сигнал помехи и пропускает остальные сигналы. В качестве частотозадающего элемента в нем чаще всего применяют двойной Т-образный фильтр или мост Вина. Как показала практика, простым и надежным является устройство, в котором используется двойной Т-образный фильтр (рис. 1), поскольку его можно сделать пассивным. В этом варианте сигналы с частотой выше режектируемой проходят с малыми потерями через цепочку C1R1C2, а ниже ≈ через R2C3R3. Сигналы же с режектируемой частотой проходят через обе цепочки, приобретают противоположный фазовый сдвиг, взаимно компенсируются на выходе и значительно ослабляются.
Если требуется фильтр с перестраиваемой режекторной частотой, устройство придется усложнить, поскольку нужно синхронно изменять параметры как минимум трех элементов. Проще собрать другой фильтр (рис. 2), известный как дифференциально-мостовой (см., например, Хоровиц П., Хилл У Искусство схемотехники. ≈ М.: Мир, 1998, с. 296), обладающий такими же частотными свойствами. Все конденсаторы должны быть одинаковой емкости, а сопротивление резистора R1 в шесть раз превышать сопротивление резистора R2.
Отличительная особенность фильтра ≈ способность изменять режекторную частоту одним переменным резистором. Частоту настройки фильтра определяют по формуле Fpeж= 1/2πCv3R2' R2", где R2' и R2" ≈ сопротивления левой и правой (по схеме) частей переменного резистора, соответственно; С ≈ емкость каждого конденсатора.
На базе этой цепочки можно выполнить режекторный фильтр с приемлемыми параметрами (рис. 3). Чтобы исключить влияние источника сигнала и нагрузки на параметры фильтра, на входе и выходе цепочки установлены буферные каскады на полевых транзисторах. С указанными на схеме номиналами элементов фильтр можно перестраивать в диапазоне частот 30... 120 Гц переменным резистором R5. Подстроенным резистором R2 добиваются максимального подавления режектируемого сигнала.
На рис, 4 приведены экспериментальные АЧХ фильтра для двух частот настройки ≈ 50 Гц (1) и 100 Гц (2). Общее ослабление сигнала устройством составляет 6...7 дБ, а относительное затухание на частоте настройки ≈ 40...43 дБ. Иначе говоря, сигнал помехи по отношению к полезному сигналу ослабляется не менее чем в 100 раз. АЧХ фильтра вблизи частоты режекции имеет плавные скаты.
Крутизну скатов можно значительно увеличить (кривые 3 и 4), если движок резистора R5 отсоединить от общего провода и подсоединить к истоку транзистора VT5. В этом случае уменьшаются потери в полосе пропускания и глубина режекции.
Чтобы изменить частоту настройки фильтра, нужно установить конденсаторы С2 ≈ С4 другой емкости ≈ ее рассчитывают по вышеприведенной формуле.
Кроме указанных на схеме, допустимо использовать транзисторы КП307А, КП307Б. Конденсаторы С1 ≈ С4 ≈ серий К73 или аналогичные, причем конденсаторы С2, СЗ, С4 должны быть подобраны одинаковой емкости с точностью до нескольких процентов; С5, С6 ≈ серий К50, К52, К53. Переменный и подстроенный резисторы ≈ СП, СПЛ, СП4, постоянные ≈ МЛТ, С2-33.
Большинство деталей размещают на печатной плате (рис. 5) из односторонне фольгированного стеклотекстолита, которую затем устанавливают в металлическом или пластмассовом металлизированном корпусе подходящих размеров.
Металл или металлизацию корпуса соединяют с общим проводом. Переменный и подстроечный резисторы размещают на передней стенке корпуса.
Максимальное входное напряжение для этого фильтра составляет примерно 1 В. Чтобы его увеличить, нужно взамен истоковых повторителей применить усилители на ОУ ≈ каждый из них должен быть неинвертирующим с коэффициентом передачи 1.
Для стереоусилителей необходимо изготовить два фильтра и установить отдельные переменный и подстроечный резисторы, поскольку сдвоенные резисторы внесут рассогласование и одновременная настройка частоты фильтров окажется неэффективной.