Критерії режиму роботи фільтру Кея

При аналізі фільтрів і при розрахунках їх параметрів завжди використовуються деякі стандартні терміни. Має сенс дотримуватися їх із самого початку.

Частотна область. Найбільш очевидною характеристикою фільтру є залежність коефіцієнта посилення від частоти: типовий випадок - характеристика фільтру низьких частот, показана на рис. 2.12.

Смуга пропускання- це область частот, які порівняно мало ослабляються фільтром. Найчастіше вважається, що смуга пропускання тягнеться до крапки, відповідної значенню - 3 дБ, але для деяких фільтрів (серед них найбільш чудові фільтри з «постійною нерівномірністю» або «рівновеликими пульсаціями») межа смуги пропускання може бути визначена трохи інакше. Усередині смуги пропускання характеристика може бути нерівномірною, або пульсуючої, з певною смугою пульсації або нерівномірністю характеристики, як це показано на малюнку. Частота зрізу fc є кінець смуги пропускання. Далі характеристика фільтру проходить через перехідну область, відому також як «схил» характеристики фільтру до смуги придушення - області значного ослаблення. Смуга придушення визначається деяким мінімальним ослабленням, тобто 40 дБ.

Разом з характеристикою коефіцієнта посилення в частотній області важливий і інший параметр - зсуву фази вихідного сигналу по відношенню до вхідного. Іншими словами, нас цікавить комплексна характеристика фільтру, що позначається звичайно, де ;

s і Н — комплексні величини. Фаза важлива постільки, оскільки сигнал, що цілком уміщається по частоті в смузі пропускання, буде спотворений, якщо тимчасове запізнювання при проходженні через фільтр не буде постійним для різних частот. Постійний час затримки (для всіх частот) відповідає лінійному зростанню зрушення фази залежно від частоти, тому термін фільтр з лінійною фазою застосовується до ідеального в цьому відношенні фільтру. На рис. 2.13 показані типові графіки зсуву фази і коефіцієнта передачі для фільтру низьких частот, який явно не є лінійно-фазовим. Графіки зрушення фази краще всього будувати в лінійному по частоті масштабі.

Часова область. Властивості фільтрів, як і будь-яких схем змінного струму, можуть бути описані завданням параметрів в тимчасовій області: часом наростання, викидом, пульсаціями (автоколиваннями) і часом встановлення. Ці властивості важливі, зокрема, там, де можуть використовуватися імпульсні перехідні процеси. На рис. 2.14. показана типова перехідна характеристика фільтру низької частоти. Час наростання - це час, необхідне для досягнення 90% кінцевого значення, тоді як час встановлення - це час, необхідне для того, щоб потрапити в деяку околицю кінцевого значення і там залишитися. Викид і автоколивання - це небажані властивості фільтру, сенс яких ясний з їх назв.