Термін: Фільтр високої частоти

Фільтр високої частоти (ФВЧ, high pass filter) – це пристрій, який переважає частоти сигналу нижче частоти зрізу цього фільтра. На малюнку наведено амплітудно-частотну характеристику типового ФВЧ. Одиниці умовно присвоєно максимальну амплітуду сигналу, точка з амплітудою 0,7 (-3 дБ) відповідає частоті зрізу ФВЧ, щодо якої проводиться розрахунок ФВЧ з більшості існуючих методик. Від нульової частоти до частоти зрізу ФВЧ розташовується смуга частот придушення (затримання), справа – смуга частот пропускання.

Пригнічення низькочастотних складових сигналу призводить до придушення деталей сигналу з малими швидкостями наростання та придушення постійної складової сигналу. ФВЧ виявляє складові, що швидко змінюються, в сигналі, вносячи власну затримку фільтра.

Вихідний сигнал ФВЧ завжди має двополярний характер з нульовою середньою інтегральною складовою, або, іншими словами, на виході ФНЧ відсутня постійна складова сигналу (за винятком залишкового зміщення нуля, яке може бути присутнім в активних аналогових фільтрах).

ФВЧ традиційно застосовують для покращення відношення сигнал/шум сигнального тракту, де постійна складова сигналу неінформативна, за рахунок придушення низькочастотних шумів, дрейфу сигналу з частотами нижче ніж нижня межа смуги частот корисний сигнал. Якщо неінформативна постійна складова велика по відношенню до корисного сигналу, ФВЧ застосовують для кращого використання вхідного діапазону АЦП в задачі вимірювання змінної складової сигналу.

ФВЧ можуть бути як аналогові, і цифрові.

Аналогові ФВЧ бувають активними (вимагають додаткової енергії для своєї роботи) і пасивними (не вимагають додаткової енергії харчування). Активний аналоговий ФВЧ використовує мікроелектронну технологію (типово: операційні підсилювачі), пасивний аналоговий ФВЧ може бути зроблений на електронних пасивних компонентах.

Цифрові ФВЧ (фільтр цифрового сигналу) – це велика родина обчислювальних алгоритмів ЦГЗ. Принципово цифровий фільтр може бути рекурсивним (зі зворотними зв'язками у своєму алгоритмі) та нерекурсивним (без зворотних зв'язків). Важливо, що АЧХ цифрового фільтра на частотній осі періодична: зокрема, вище половини частоти дискретизації починається дзеркальна АЧХ цифрового фільтра.

Основні характеристики фізично реалізованого ФВЧ:

• Частота зрізу.
• Нерівномірність у смузі частот пропускання, амплітудно-частотна характеристика (АЧХ).
• Групова затримка фільтру, фазочастотна характеристика (ФЧХ).
• Час встановлення сигналу.
• Динамічний діапазон.
• Робочий діапазон сигналу у смузі частот пропускання.
• Робочий діапазон постійної складової вхідного сигналу.

Використання терміна

Що таке фільтр високих частот і як його використовувати у мікшуванні

У вас багато бруду у міксі? Ви намагаєтеся впоратися з низькими частотами у міксі? Можливо вам потрібен надійний фільтр високих частот. Ці незамінні інструменти мікшування підходять для різних міксів, і один з них вже чекає вас у вашій DAW!

Але як працює фільтр найвищих частот? Нижче ми розповімо все, що потрібно знати про використання фільтра високих частот у ваших міксах, і поділимося кількома способами, з яких ви можете почати. Давайте поринемо в це!

Що таке фільтр високої частоти?

Отже, що таке фільтр високих частот? По суті, фільтр високих частот (скорочено ФВЧ) – це тип еквалайзера, призначений для відсікання сторонніх низьких частот у певній точці зрізу. Фільтри високих частот також відомі як низькі фільтри частот.

Як бачите, словник музичного виробництва полегшив нам завдання. Фільтри високих та низьких частот відсікають низькі частоти, дозволяючи високим частотам проходити через мікс. У світі музики є різні типи фільтрів пропуску звуку, і ви знайдете ці інструменти практично скрізь.

HPF можна побачити на фізичному устаткуванні, такому як підсилювачі, мікрофони та колонки. Цифрові HPF також є невід'ємною частиною вашого DAW. Ви знайдете їх вбудованими в плагін еквалайзера та у складі деяких спеціалізованих компресорів. Хоча фільтри високих частот можуть стати занадто часто використовуваними інструментами, якщо ви знаєте, як правильно використовувати фільтр високих частот, ці зручні формувачі звуку можуть призвести до створення чудового міксу.

Еквалайзер із фільтром високих частот та еквалайзер із фільтром низьких частот. Еквалайзер із низькочастотним фільтром

Взагалі кажучи, фільтр високих частот та фільтр низьких частот – це протилежні смугові фільтри. Фільтр високих частот послаблює зріз небажаних низьких частот, а фільтр низьких частот послаблює проблемні частоти високому кінці частотного спектра. Як ви побачите нижче, фільтр низьких частот виглядає як зворотний бік фільтра високих частот або еквалайзера високих частот:

Як працює фільтр найвищих частот?

Фільтр високих частот працює, створюючи нахил навколо частоти зрізу, щоб відсікти шум низьких частот, підкреслити високі частоти в треку або просто створити простір у міксі. Цей смуговий фільтр призначений для відсікання низькочастотного вмісту, який замутнює ваш мікс. Фільтри високих частот усувають дуже низькі частоти, роблячи так, щоб шум не проходив за межі встановленого крутості та частоти зрізу.

Залежно від вибраного вами фільтра ви можете регулювати силу цього нахилу, форму нахилу і, найголовніше, точку зрізу, при якій набуває чинності ваш фільтр, що вимірюється в Гц.

Активні та пасивні фільтри. Пасивні фільтри високих частот

Хоча окремої категорії для активних та високочастотних фільтрів не існує, слід зазначити, що ви можете використовувати фільтр високих частот у такому інструменті, як динамічний еквалайзер. У цьому випадку фільтр високих частот можна вважати активним, оскільки він вступає в гру тільки при автоматичному включенні.

Пасивний фільтр високих частот у разі просто регулює окремі доріжки однаково протягом всієї пісні. Однак навіть традиційні плагіни з параметричними еквалайзерами і фільтрами високих частот мають властивості, які можна автоматизувати, щоб тонко налаштовувати враження слухача через призму фільтрів.

Аналогові та цифрові фільтри. Цифрові фільтри високих частот

І аналогові, і цифрові фільтри високих частот призначені для усунення небажаних низькочастотних складових в аудіосигналу, що обробляється.При цьому програмувати цифровий фільтр високих частот може бути трохи простіше, оскільки при використанні аналогового обладнання може бути обмежена смуга пропускання або можливості мікшування.

Перевага аналогового обладнання полягає в тому, що воно надає певної атмосфери теплоти, яку складно відтворити в цифровому вигляді, а також має сильну частоту зрізу для вбудованих фільтрів високих частот. Зрештою, обидва інструменти можуть бути неймовірно корисними. Вам просто потрібно вирішити, який з них найбільше підходить для ваших потреб, виходячи з вашої звукової ситуації.

Як використовувати фільтр високих частот

Фільтр високих частот, або скорочено HPF, не складний у використанні, але його потрібно застосовувати правильно, щоб він не впливав негативно на оброблений сигнал. Ось основні рекомендації щодо того, як правильно використовувати фільтр високих частот у своїй музиці.

1. Знайдіть джерело низьких цін та визначте свої цілі.

Спочатку визначте джерело низькочастотної інформації. Перш ніж використовувати фільтр високих частот, визначте цілі мікшування. Чи намагаєтесь ви відсікти всю звукову інформацію на частоті зрізу? Чи ви прагнете більш тонкого звучання? Витратьте час на обдумування своїх звукових цілей, щоб досягти найкращих результатів.

2. Почніть з того, що заходьте надто далеко, а потім зменште оберти.

В ідеалі фільтр високих частот потрібно використовувати якомога рідше, оскільки його надмірне використання може призвести до неживого міксу. Повільно регулюйте смугу пропускання фільтра низьких частот, доки не визначите, що фільтр занадто сильний. Після цього трохи зменшіть його.

3.Перевірте свій звук у контексті решти міксу.

Не забувайте, що багато мети фільтрації пов'язані зі створенням простору в іншому міксі. Перш ніж вдаватися до конкретних параметрів фільтрації в плагіні еквалайзера, перевірте, як ваш змінений сигнал буде виглядати в іншому міксі.

7 способів використання фільтрів високих частот у мікшуванні

Коли доходить до використання фільтра високих частот, можливості безмежні. Ось 7 основних способів, як ви можете використовувати ці смугові фільтри у своїй техніці мікшування.

• Вимкнення низьких частот
• Допомагаючи іншим частотам сяяти
• Для автоматизації звуку
• Створення простору для ударного барабана
• Врахування ефекту близькості
• Балансування вашого міксу
• Легкий перехід під час зйомок

1. Усунення низьких частот

Низькі частоти, як відомо, важко піддаються приборканню, їх легко почути, що може призвести до великої кількості непотрібних частотних відкладень. Фільтри високих частот можуть полегшити роботу з шумом, особливо на інших інструментах, яким не потрібно багато низької інформації в частотному спектрі, щоб утримати свої позиції. Наприклад, ви можете використовувати HPF для відсікання зайвих шумів на низьких частотах у треку хай-хета або малого барабана, щоб звільнити місце і надати чіткість партіям, яким потрібно більше інформації на низьких частотах, наприклад, ударним або бас-гітарі.

2. Допомагаючи іншим або високим частотам світитися

Коли ви вирізуєте частоти з однієї групи, ви допомагаєте іншій засяяти або стати більш чутною. Таким чином, фільтр високих частот можна використовувати як спосіб просування вищих частот у вашому міксі.Це особливо добре для вокального треку, де більше високих частот може допомогти створити яскравіший, чіткіший звук з більшою ясністю.

3. Для автоматизації звуку

Як і будь-який інший плагін, HPF можна автоматизувати, щоб створити більше інтересу в міксі. Ви можете експериментувати з автоматизацією частоти зрізу, смуги пропускання та нахилу фільтра. Динамічний фільтр високих частот може легко перетворити ваш мікс на більш динамічний та енергійний.

4. Створення простору для ударного барабана

Часто буває, що між кік-барабаном та басовою партією виникає конфлікт. Тому ви можете використовувати HPF, щоб відточити всі низькі частоти ударної установки, які там не потрібні. В якості альтернативи можна автоматизувати фільтр високих частот або динамічний еквалайзер, щоб обрізати бас на певній частоті зрізу, коли в гру входить кік-барабан.

5. Облік ефекту близькості

Ефект близькості говорить, що чим ближче співак перебуває до мікрофона, тим більше низьких частот буде вловлювати запис. Тому вам може знадобитися використовувати фільтр високих частот для усунення проблем із низькими частотами, особливо під час запису вокалу. Проте цілком можливо, що вам доведеться повернутися на етап запису. Зрештою погано записаний основний вокальний трек може легко зруйнувати композицію.

6. Балансування вашого міксу

Створення відмінного міксу – це баланс та вибір. Тому дуже важливо встановити продумані точки частоти зрізу, які відповідають потребам ваших інструментів у контексті один одного. Можливо, є сенс підходити до кожної секції міксу за частотним діапазоном. Наприклад, ви можете виділити інструменти групи низьких, середніх і високих частот в окремі секції.

Звідси можна визначити частоту зрізу, необхідну для кожного інструменту в цих групах, щоб допомогти найважливішому треку.

7. Як легкий переход під час вашого сету

Як смугові, так і поличкові фільтри можуть стати дивовижними, простими, але достатніми переходами в діджейських сетах чи мікстейпах. Не забудьте поекспериментувати з ослабленням цих фільтрів у контексті від однієї пісні до іншої. Ви також можете автоматизувати свій фільтр низьких частот, підключивши його до аналогової ручки мікшування, щоб отримати додаткову ігрову потужність.

Інші варіанти використання фільтрів високих частот у музиці

По суті, з фільтрами високих частот у процесі запису, відомості та майстерингу перед вами відкриваються необмежені можливості! Тим не менш, використовуйте ці інструменти обережно, оскільки вони можуть бути одним з інструментів, що найчастіше використовуються в музиці. Не вирізайте низькі частоти аудіосигналів, якщо це не потрібно.

Одним із прикладів інших способів використання HPF у музиці є розміщення цих смугових фільтрів на доріжках реверберації або затримки. Це пов'язано з тим, що краще використовувати ці плагіни відображення на високих частотних діапазонах, ніж на низьких. Також варто подумати про використання фільтра високих частот у контексті всього ланцюжка ефектів.

Наприклад, використання певного компресора може спричинити небажані напливи на інструментах. Можливо, вам доведеться компенсувати це в міксі, додавши фільтр високих частот після обробленого сигналу в ланцюжку мікшування.

FAQ щодо фільтрів високих частот

Ви досі намагаєтеся зрозуміти магію фільтрів високих частот? Ось кілька запитань і відповідей, які допоможуть вам краще зрозуміти суть.

Навіщо використовується фільтр високих частот?

Фільтр високих частот або фільтр низьких частот використовується для відсікання або зменшення впливу низьких частот. Низькі частоти можуть бути сумно відомі тим, що при неправильній обробці утворюють бруд. Фільтри високих частот допомагають приручити цю область без надмірної обробки звуку.

Де розмістити фільтр найвищих частот?

Фільтр високих частот слід використовувати там, де ви помітили надто багато низьких частот. Ви можете використовувати фільтр високих частот практично на будь-якому інструменті, якщо тільки точка кросовера не така сильна, що позбавляє звук життя.

Чи потрібно використовувати фільтр високих частот для вокалу?

Дуже часто фільтр високих частот використовується для вокалу, оскільки він може нести багато непотрібної інформації про низькі частоти. Тим не менш, при використанні фільтра високих частот на вокалі потрібно бути обережним, оскільки можна переборщити та позбавити звук енергії.

Як працює фільтр високих частот у підсилювачі?

Фільтри високих частот, вбудовані у пристрої відтворення та підсилювачі, працюють так само, як у вашій DAW. Вони призначені для відсікання сторонніх низьких частот між підсилювачем і підсилювачем, створюючи більш чистий звук або різні стилі одного сигналу.

Чи мають фільтри високих частот смугу пропускання?

Так! Будь-який тип фільтра має смугу пропускання, яка може бути налагоджена в залежності від потреб конкретного звуку. Чим менша смуга пропускання фільтра високих частот, тим більше низьких частот ви відсікаєте.Велика смуга пропускання дозволяє пропускати більше частот.

Чи є фільтр високих частот тим самим, що й кросовер?

Кросоверний фільтр може використовуватися для ізоляції сигналу динаміка у різних частотних діапазонах. Фільтр високих частот зазвичай використовується в електронних пристроях і спрямований на відсікання низьких частот аудіосигналу.

У чому різниця між фільтрами високих та низьких частот?

Різниця між фільтрами високих і низьких частот полягає в тому, що вони повинні відсікати в плані частот. Фільтри низьких частот використовуються для відсікання зайвих високих частот. Фільтри високих частот призначені для відсікання зайвих низьких частот.

Як використовувати фільтр високих частот у вокалі?

Ви повинні бути особливо обережними, використовуючи фільтр високих частот для вокалу. Занадто легко вирізати занадто багато низьких частот, залишивши ваш аудіосигнал без енергії та емоцій. Поступово розширюйте смугу пропускання фільтра високих частот на вокалі, поки досягнете точки, де він зайшов занадто далеко, і поверніть його назад.

Який опір фільтра високих частот?

Імпеданс залежить від конкретного аудіообладнання, незалежно від того, чи використовується в ньому фільтр високих частот. Як правило, аудіоустрою з більш високим вхідним опором можуть працювати з малою потужністю, що робить їх більш затребуваними в живих виступах.

Що робить високочастотний кросовер?

Як і фільтр високих частот, кросовер високих частот призначений для відсікання небажаних низьких частот. Зазвичай високочастотний кросовер пропускає частоти в діапазоні 5 кГц-20 кГц, залишаючи поза увагою решту сигналу. Це допомагає зробити вихідний сигнал відтворення максимально чистим.

Як бачите, існує безліч способів використовувати універсальний фільтр високих частот у вашому міксі та робочому процесі створення музики. Сподіваємось, що цей посібник з HPF полегшить вам включення цього потужного інструменту у ваші сесії. Щасливого мікшування!

Знайомство із частотними фільтрами. Частина 1: як спроектувати та трохи схитрувати

Уявіть: ви приймаєте аналоговий сигнал, дивіться результати показань і бачите, що синусоїду «перекосило». Все через погану селективність вашого приймача і шумів, які він приймає. Щоб виділити та вирівняти корисний сигнал і не слухати нескінченне шипіння, у радіоприймачі повинні бути якісні фільтри. Але що це таке, як вони працюють та якими бувають? Давайте розумітися.

Використовуйте навігацію, якщо не бажаєте читати текст повністю:

Що таке частотний фільтр

Синій сигнал – з шумами, помаранчевий – ідеальний, абсолютно чистий. Фільтр не може на 100% випрямити сигнал, флуктуації все одно будуть (див. приклад зелений - відфільтрований сигнал).

Частотний фільтр - це електричний ланцюг, який ефективно пропускає лише одну область частот. Пристрій дозволяє "ігнорувати" зайві частоти. Тим самим виділяти та вирівнювати сигнали будь-якої форми — квадратні, синусоїдальні, трикутні та інші.

Приклад діапазону частот сигналу, що посилюється. Залежність коефіцієнта пропускання напруги від частоти сигналу.

Фільтри широко застосовують у вимірювальній, електронно-обчислювальній та радіотехніці. Яскравий приклад із схемотехніки приймально-передаючих пристроїв — ФНЧ/ФПЛ у супергетеродинах та приймачах прямого перетворення, які допомагають виділити певну частоту з діапазону.

Типова схема супергетеродина.

Фільтри використовують не тільки в радіостанціях, підсилювачах та іншій професійній техніці. Їх можна зустріти в будь-якому приймально-передавальному пристрої – наприклад, у смартфоні або роутері. Якщо говорити про більш «прекрасне», то фільтри використовують у еквалайзерах для обробки аудіосигналів.

Еквалайзер FabFilter Pro Q2.

Які бувають фільтри

Найчастіше можна зустріти фільтри нижніх частот (ФНЧ) та верхніх (ФВЧ), а також смугові та загороджувальні.

Фільтр верхніх частот - Пропускає частоти вище частоти зрізу.

Фільтр нижніх частот - Пропускає частоти нижче частоти зрізу.

Смужковий фільтр - Пропускає певну смугу.

Загороджувальний фільтр - Не пропускає частоти певної смуги, але пропускає коливання, що виходять за її межі.

Частота зрізу - це така частота, після якої йде фронт (спад) зі смуги пропускання на смугу загородження. Подивимося, як це виглядає на АЧХ ФНЧ:

Видно, що зі збільшенням частоти знижується коефіцієнт передачі.

Відповідно, для названих видів фільтрів АЧХ будуть наступними:

АЧХ для ФНЧ, ФВЧ, смугового та режекторного (загороджувального) фільтрів.

Погодьтеся - гарні малюнки! Але як отримати це на платі практиці?

Черговий резистивний дільник, або з чого складаються фільтри

Насправді схема фільтра нагадує резистивний дільник (дільник напруги на резисторах). Подивіться самі:

Зліва – резистивний дільник, праворуч – електричний фільтр.

Різниця буквально в одному елементі: замість резистора стоїть конденсатор. Але на АЧХ це дуже сильно впливає. При включенні дільника АЧХ буде стабільна, тобто частота джерела на вихідну амплітуду не впливатиме ніяк. Інша ситуація з фільтром: на певній частоті утворюється явний зріз.

АЧХ резистивного дільника.

Це пов'язано з тим, що при збільшенні частоти струму опір на конденсаторі зменшується і падає напруга — за таким принципом працюють ФНЧ.

Запам'ятайте правило. Ємнісний опір обернено пропорційно частоті струму і ємності конденсатора — чим більше їх величини, тим менший ємнісний опір.

АЧХ можна "відобразити", якщо поміняти ємність і резистор місцями - перетворити ФНЧ на ФВЧ. Але це не всі варіанти схемотехнічного різноманіття

Схема та АЧХ для RC-ФВЧ.

LC-фільтри

Замість резистора можна встановити індуктивність, і тоді замість звичного ФНЧ (RC-ФНЧ) отримаємо LC-ФНЧ. Суть та сама: у нього буде своя частота зрізу і так далі. Але добротність фільтра буде вищою — відповідно, область частот, яку пропускає фільтр (вона ж смуга пропускання), буде меншою, а спад АЧХ — крутішим. Саме LC-контури використовуються у фільтрах для роботи з високочастотним діапазоном.

Принцип побудови LC-фільтрів заснований на властивостях ємностей та індуктивностей по-різному поводитись у ланцюгах змінного струму.

Індуктивний опір котушки прямо пропорційно частоті струму, що проходить через неї. Отже, що вища частота струму на котушці, то більший реактивний опір вона цьому струму робить — сильніше затримує змінні струми більш високих частотах і легше пропускає більш низьких.

У конденсатора навпаки: що вище частота струму, то легше протікає змінний струм. А що нижча його частота, то більшою перешкодою для струму виявляється цей конденсатор.

Схеми режекторного та смугового фільтрів трохи складніші. Режекторний фільтр - це ланцюг з паралельно з'єднаними індуктивністю та ємністю, а смуговий - з послідовно з'єднаними.

Зліва – режекторний фільтр, праворуч – смуговий.

Г-, Т- та П-подібні фільтри

Схематично ФНЧ і ФВЧ бувають Г-подібними, Т-подібними та П-подібними (багатоланковими).

Г-подібні – це схеми ФНЧ та ФВЧ, які ми розглянули вище. Їхні вхідні опори завжди менше вихідних. Г-подібні фільтри часто застосовують як трансформаторні опори. Як фільтри зазвичай використовують П- і Т-подібні схеми.

Г-, П-і Т-подібні RC-фільтри.

Тип схеми зазвичай вибирають із економічних міркувань. Наприклад, для збирання LC-ФНЧ краще використовувати П-подібну схему, щоб заощадити котушки індуктивності, а для LC-ФВЧ - Т-подібну.

Небагато про параметри частотних фільтрів

Ось ми згадали, що фільтри мають ширину смуги пропускання, добротність, частоту зрізу. Але чи це все параметри і як вони пов'язані? Давайте розумітися.

Ключові параметри

Під час проектування частотних фільтрів враховують такі параметри:

• нахил АЧХ - чим крутіше, тим краще,
• частота зрізу - Вибирається розробником,
• нерівномірність АЧХ — що менше, то краще,
• відношення вхідного та вихідного опорів — особливо важливий параметр для фільтрів ВЧ,
• ослаблення у смузі затримання - Воно ж ослаблення в смузі загородження, але без урахування перехідної ділянки (тривалості фронту).

Докладніше про частоту зрізу

Частота зрізу — це така частота, де ослаблення фільтра дорівнює -3 дБ в логарифмічному масштабі (в лінійному це 0,707).

Важливо, що частота зрізу для ФНЧ і ФВЧ обчислюється за одним виразом:

Знаючи опір/індуктивність та ємність, можна визначити, на якій частоті станеться ослаблення на -3 дБ. Тобто, спираючись на потрібну частоту зрізу, ми можемо розрахувати та спроектувати фільтр. Чи не все так просто?

Що таке порядок фільтру

Допустимо, ви знаєте частоту зрізу і хочете спроектувати фільтр. Але що таке R, C та L? Звичайні номінали для опору, ємності та індуктивності? Ви можете відповісти «так» і матимете рацію: для ФНЧ і ФВЧ другого порядку (звичайних Г-подібних RC- і LC-фільтрів) достатньо підібрати резистор, конденсатор і котушку з потрібними параметрами. Але для фільтрів великих порядків відповідь неоднозначна.

Нахил АЧХ задовольняє не завжди: якщо він сильно пологий, то радіоприймач може зловити зайві частоти. Щоб позбавитися такого ефекту, розробники намагаються робити фільтри з крутим нахилом АЧХ.

Нахил АЧХ тим крутіший, чим більше ослаблення в смузі затримання і вищий порядок фільтру. Останнє вказує на кількість L-і C-елементів: у фільтрі п'ятого порядку буде, наприклад, три ємності та дві індуктивності.

Залежність крутості нахилу АЧХ кількості порядків (n).

Можна сказати, що кожен LC-елемент – індуктивність чи ємність – дає ухилення АЧХ на 12 дБ на октаву, тоді як RC – лише 6 дБ на октаву.

Октава — це область частотного діапазону, де значення частоти збільшується вдвічі. Іноді в літературі вважають за краще вимірювати в декадах, які позначають область зі збільшенням частоти вдесятеро.

Розраховувати фільтри – це складно

Тепер ви знаєте, що означають ті самі R, C і L у формулах для частоти зрізу: це суми номіналів для елементів фільтра. Чи стало від цього легше розраховувати фільтри під певну частоту зрізу? Чи не особливо.

Розрахунок фільтрів - це окрема наука, що поєднує теорію електричних ланцюгів, електротехніку та математичні методи.

Щоб розрахувати фільтр великого порядку за заданими умовами, застосовують спеціальні методики.Серед них – формули на базі поліномів Баттерворта та Чебишева, функцій Бесселя.

Нормовані АЧХ фільтри.

По суті, вибираючи конкретну методику, ви вибираєте фільтр:

• Фільтр Баттерворта — має найпласкішу характеристику згасання в смузі пропускання, за рахунок цього має плавний спад.
• Фільтр Чебишева — має найкрутіший спад, але у нього найнерівномірніші характеристики в смузі пропускання.
• Фільтр Бесселя - має хорошу фазочастотну характеристику та крутий спад.

Але розрахувати фільтр можна простіше, якщо схитрувати і використовувати онлайн-калькулятор. Так можна дізнатися, наприклад, номінали для фільтра Чебишева п'ятого порядку із частотою зрізу 4 МГц. Перевіримо, чи він працює на практиці.

Можливо, ці тексти також вас зацікавлять:

Збираємо фільтр Чебишева

Попередньо я дізнався номінали через онлайн-калькулятор і перевірив фільтр Multisim. Якщо підключити паралельно до Bode Plotter і правильно встановити масштаби, програма покаже ідеальну АЧХ фільтра Чебишева.

Multisim, схема ФНЧ Чебишева п'ятого порядку.

Супер - схему можна "перенести" на макетну плату.

Знадобиться генератор гармонійних коливань та осцилограф, підключений до виходів фільтра. Якщо ви маєте аналізатор ланцюгів, можна використовувати його.

Зінусоїда синього кольору - вихідний сигнал, жовтого - вхідний.

Зверніть увагу. Електрична схема може відрізнятись за номіналами від ідеальної, яку ви розрахували під свою частоту зрізу. Не завжди можна точно повторити значення ємностей та індуктивностей, тому що елементів із такими номіналами може просто й не бути.

Якщо відобразити значення системи координат, вийде графік для фільтра Чебышева.

Готово — нам вдалося досягти цілком крутого спаду на частоті 4 МГц, ФНЧ Чебишева працює.

У статті розглянуто лише невелику частину теоретичних і практичних аспектів. Фільтрів набагато більше: є активні на базі операційних підсилювачів, мікроконтролерів, розраховані топології Саллена-Кі та програмні фільтри. Про все це — у наступній статті.