Фильтр электрический сетевой: СЕТЕВОЙ ФИЛЬТР vs УДЛИНИТЕЛЬ — Статьи — Справочник

СЕТЕВОЙ ФИЛЬТР vs УДЛИНИТЕЛЬ — Статьи — Справочник

Бытовых приборов стало больше, чем розеток? Большинство из нас в этом случае не задумываясь идут в магазин и покупают удлинитель. Раньше его называли «переноской» – ведь удлинитель как будто «переносил» источник тока в нужное нам место.

И 30 лет назад это работало! Во-первых, утюг, телевизор, холодильник и фен – все нехитрые электроприборы обычной советской семьи – можно было запросто подключить к одной розетке. Приборы были не такие уж мощные, а чтобы оставить подъезд без света, нужно было как в фильме «Иван Васильевич меняет профессию» изобретать машину времени. Во-вторых, был единый ГОСТ, подчиняясь которому все советские предприятия выпускали удлинители с сечением жилы провода не менее 0,75мм2. Такие не горели и не представляли опасности.

Сегодня и бытовая техника стала мощнее, и ГОСТ давно отменен. Поэтому покупая удлинитель, стоит знать, что много электроприборов к нему подключать не стоит. И обращать внимание на сечение жилы провода. Все удлинители ТМ ЭРА выпускаются с сечением жилы провода 0,75 мм2, что соответствует ГОСТу.

Бытовой удлинитель хорош, если нужно подключить в сеть настольную лампу, которая находится далеко от розетки. Один утюг или одну маленькую переносную электроплиту на даче. Его стоит воспринимать как «скорую помощь», когда требуется подключить несложные и недорогие бытовые приборы.

Тем не менее, у каждого есть персональный компьютер, плазменный телевизор, дорогая электроника… И часто бывает, что для них не хватает розеток. Временный вариант для подключения такой техники не подойдет. Тут стоит воспользоваться красивыми и изящными сетевыми фильтрами. Они не испортят интерьер своим внешним видом и защитят бытовую технику.

Принципиальное различие бытовых удлинителей и сетевых фильтров – в «начинке».

Все сетевые фильтры ЭРА содержат внутри варистор, который рассеивает импульсные помехи; конденсатор и дроссель фильтрации – для борьбы с высокочастотными помехами; терморазмыкатель, защищающий от перенапряжения.

Импульсные помехи в электросети могут быть вызваны ударом молнии или выбросом тока при аварии на подстанции. В некоторых случаях техника, подключенная в сеть, может просто выйти из строя. Даже если владельцы квартиры или дома отсутствуют, в сеть может быть подключен холодильник и телевизор, которые вероятнее всего, пострадают. Сетевой фильтр не позволит помехам дойти до приборов, он просто прекратит подачу к ним энергии.

Высокочастотные помехи менее опасны, мы сталкиваемся с ними часто, например, видя рябь на экране телевизора из-за перепадов напряжения в электросети. Частое повторение такой ситуации чревато поломками не только телевизора, но и других приборов. Защитить их сможет сетевой фильтр.

При избыточной нагрузке в сетевом фильтре ЭРА сработает терморазмыкатель. Часто мы не можем самостоятельно рассчитать нагрузку, включая в сетевой фильтр одновременно несколько приборов (холодильник, кофеварку, миксер). Пропускная способность сетевых фильтров ЭРА составляет 1300 ватт. На кухонные приборы этого вполне хватит, но если возникнет идея подключить еще мощную гладильную систему, фильтр просто выключится.

Но этого не происходит с удлинителями и некачественными фильтрами, которые при нагрузке 700-800 ватт начинают нагреваться, дымиться и могут быть просто опасными.

Заботливые владельцы дорогой техники именно по этой причине хорошо знают, для чего нужен сетевой фильтр с одним гнездом.

В доме установлен дорогой музыкальный центр большой мощности? Просто подключите его к сети через сетевой фильтр! А если не хочется тянуть провода и путаться в них, да и сама система будет ставиться возле розетки – то все еще проще! В ассортименте ТМ ЭРА есть сетевой фильтр без провода. Простое решение, не требующее ни сил, ни затрат, сохранит дорогую технику!

Как выбрать сетевой фильтр | Полезные советы! » Строительство от А, до Я | Енакиево

На сегодняшний день нормальная эксплуатация, стабильность работы сложных электрических приборов невозможна без сетевых фильтров. О том, что они собой представляют, требования и нормы эксплуатации, как выбирать сетевой фильтр, для чего используются, вот об этом обо всём и пойдёт речь в данной статье.

С какой целью используют сетевой фильтр?

Параметрические данные входного напряжения, как правило, отображаются на этикетках электрических приборов. Так, например, на многих электроприборах изображают показатели напряжения сети 220-230 В, а также частоты, как правило, от 50 до 60 Герц. Но между действительными параметрами источника электрического питания и установленными стандартами определённо есть некоторые отличия. Взирая на то, что среди общего числа подключенных к сети имеются не только мелкие, но и крупные потребители электроэнергии (такие как кондиционер или установленная стиральная машинка), то после их отключения или же подключения к сети последует резкий перепад, так называемые, скачки напряжения. Как раз с целью предотвратить выход из строя электрооборудования по причине подобных перепадов напряжений и используют сетевые фильтры. umnyestroiteli.ru Они в своём роде «амортизируют» всевозможные сетевые помехи. В данных фильтрах предусмотрены специальные схемы, функцией является «погасить» скачки напряжения, нормализовать тем самым частоту в сети. В случае, если значения помех превышают установленные пределы, включается предохранитель, который впоследствии прекращает подачу электрической энергии.

На чем акцентировать внимание, выбирая сетевой фильтр?

В данном случае немаловажную роль играет размер сетевого фильтра. Так уж повелось, что на практике небольшие модели, которые ко всему отличаются низкой стоимостью, зарекомендовали себя не лучшим образом. И в честь чего, выбирая подобные устройства, будьте крайне внимательны. umnyestroiteli.ru

Также крайне нюанс, о котором многие забывают, является изучение прилагаемой к сетевому фильтру инструкции. В ней должны указываться параметрические данные прибора, его защитные свойства. А если к этому еще известен бренд производителя, тогда вероятность купить подделку или продукцию низкого качества весьма незначительна.

Прежде чем отправиться в магазин, следует выяснить для себя, где именно планируется использование фильтра, а также на какое количество приборов он будет рассчитан. Так, к примеру, для дома наиболее оптимальными будут одни модели, а для офиса совершенно другие. При выборе сетевого фильтра необходимо также знать показатель предельной импульсной нагрузки для этого прибора. Чем больше будет данный показатель, тем более значительные перепады напряжений способен «амортизировать» фильтр. Да что уж говорить, некоторые модели прекрасно справляются с последствиями, вызванными ударами молнии.

Выбирая фильтр

Выбирая сетевой фильтр обратите внимание на предохранитель, как на основную деталь прибора. Узнайте, к какому типу он относится, в каком количестве установлены. Так, в качестве главного предохранителя применяется плавкий, а что касается остальных, то довольно-таки часто используют быстродействующий и тепловой.

Некоторые производители устанавливают такую удобную вещь, как индикатор работоспособности сетевого фильтра. Как правило, представлен он в виде традиционного светодиода. Функция его заключается в том, чтобы показать, включено ли устройство в сеть. А в случае, если какой-то из защитных элементов прибора выходит из строя, то последует автоматическое отключение светодиода. Порой крайне сложно выяснить в домашних условиях, полноценно ли или вообще работает сетевой фильтр. Поэтому наличие данной опции является большим преимуществом.

Ознакомьтесь также с розетками фильтра. В качественных приборах предусмотрено чаще всего от 4 до 6 розеток, как вы понимаете, в данном случае главное – наличие запасных вариантов. Да и крайне важно, чтобы розетки были европейского стандарта. Ну, а сейчас инструкция к сетевому фильтру на фото, жмем на него для детального рассмотрения:

Требования к эксплуатации

Сетевой фильтр, впрочем, как и любой электрический прибор, требует соблюдение всех норм эксплуатации, в частности техники безопасности. Перво наперво, что следует запомнить, так то, что ни в коем случае нельзя подключать один сетевой фильтр к другому, так как такая мера может повлечь за собой увеличение значений тока на фазе «земля». Также в сетевые фильтры не желательно включать различные нагревательные устройства и приборы, отличающиеся высокими показателями пусковых токов (пылесосы, кондиционеры, холодильники). А вот источники бесперебойного питания, подключенные к фильтру, крайне негативно сказаться на работе защитных схем.

В заключение можно сказать, что сетевой фильтр – полезный и необходимый в быту прибор. Ведь ремонт вышедшего из строя устройства обойдётся вам гораздо дешевле, чем покупка одного фильтра. Но стоит отдавать себе отчет, что подобному электрическому прибору не под силу предотвратить или же восстановить подачу электроэнергии после её полного отключения.

Основы фильтра в анализе цепей

Основы фильтра в анализе цепей – Полное изучение поведения любой секции фильтра требует расчета его волнового сопротивления (Z ₀ ), постоянной распространения (γ), постоянной затухания (α) и фазовой постоянной. (β) с использованием передовых математических вычислений на любой частоте. Однако мы можем легко предсказать полосу пропускания и полосу задерживания фильтра, исходя из элементарного рассмотрения изменения Z ₀ в зависимости от частоты.

Важным соображением для всех основных принципов фильтрации в сетевом анализе является то, что они построены из чисто реактивных элементов, иначе затухание никогда не станет равным нулю. Из выражений характеристических сопротивлений Т- и π-сечений видно, что характеристическое сопротивление зависит от реактивных сопротивлений Z ₁ и Z ₂ чисто реактивных элементов, включенных в последовательное и шунтирующее плечи фильтра. Отсюда волновое сопротивление Z ₀ меняется в зависимости от частоты, как Z ₁ и Z ₂ оба меняются в зависимости от частоты.

Следовательно, в фильтре в диапазоне частот Z ₀ может быть как действительным, так и мнимым. В диапазоне частот, если Z ₀ действительно, фильтр и его оконечное сопротивление будут поглощать мощность от любого подключенного к нему генератора. Так как фильтр состоит из реактивных элементов, сам по себе он не может поглощать мощность. Следовательно, вся мощность, отдаваемая генератором, передается в нагрузку. Таким образом, затухание отсутствует, т.е. α = 0. Это указывает на полосу пропускания.

С другой стороны, если Z ₀ является мнимой или чисто реактивной, фильтр и его окончание не могут поглощать никакой мощности. Таким образом, мощность не передается в нагрузку. Таким образом, затухание очень велико, в идеале затухание бесконечно. Это указывает на стоп-полосу.

Приведенное выше обсуждение также полезно при определении частоты среза любого фильтра. Мы уже видели, что в полосе пропускания Z ₀ является реальным резистивным, а в полосе задерживания — чисто мнимой или реактивной.

Таким образом, мы можем определить частоту отсечки f _c – это частота, при которой Z ₀ меняется с реальной на мнимую.

Для Т-образного сечения волновое сопротивление определяется как

Для чисто реактивного Т-образного сечения пусть Z ₁ = jX ₁ и Z ₂ = jX ₂ . Подставляя значения Z ₁ и Z ₂ в приведенную выше формулу, мы можем написать,

Таким образом, Z ₀ является чисто мнимым, если X ₁ и (X ₁ /4 + X ₂ ) имеют одинаковый знак. Это дает полосу остановки. Мы получаем Z ₀ чисто резистивное, если X ₁ и (X ₁ /4 + X ₂ ) имеют противоположные знаки. Это дает полосу пропускания.

Нарисовав эскизы реактивного сопротивления для X ₁ и X ₁ /4 + X ₂ в зависимости от частоты, мы можем легко получить частоту среза. Чтобы получить частоту среза, правило выглядит следующим образом:

«Полоса частот, для которой кривые лежат на противоположной стороне оси частот, является полосой пропускания, а полоса частот, для которой кривые лежат на одной стороне оси частот, является полосой пропускания. группа.» Точка переключения дает частоту среза.

Постоянная K Секции:

T- или π-секция, в которой последовательное и шунтирующее сопротивление Z ₁ и Z ₂ удовлетворяют соотношению → Z ₁ . Z ₂ = R ² ₀ где R ₀ — действительная константа называется константой K раздела .

R ₀ – реальное сопротивление, не зависящее от частоты. R ₀ известен как расчетный импеданс секции.

Для одинаковых импедансов серии и шунта характеристические сопротивления Т- и π-секций могут быть связаны друг с другом следующим образом,

Для постоянного сечения K мы можем написать,

Постоянные K-секции, T или π, любого типа фильтра известны как секции-прототипы, поскольку другие более сложные секции могут быть получены из прототипов.

Введение в электрические фильтры [Analog Devices Wiki]

Эта версия (03 января 2018 г., 19:43) была одобрена Дугом Мерсером. Доступна ранее одобренная версия (22 августа 2016 г., 21:24).

Содержание

• Знакомство с электрическими фильтрами

  • Введение

  • Объектив

  • Материалы и аппаратура

  • Процедура

  • Теория

  • Наблюдения и выводы

Введение

Большинство электрических фильтров представляют собой схемы, которые выбирают определенные полосы частот для прохождения или приема, а другие полосы частот для остановки или отклонения. Частота, на которой происходит переход между пропусканием и отклонением входных сигналов, называется частотой «среза», часто обозначаемой сокращенно f _С . Пропускаемая полоса частот называется «полосой пропускания» фильтра, также называемой «полосой пропускания». Нас будут интересовать фильтры, которые работают с сигнальными напряжениями. Существуют и другие типы фильтров, которые манипулируют фазами проходящих через них сигналов, но мы не собираемся рассматривать их в этой лабораторной работе. Простейшие фильтры состоят из двух пассивных элементов — либо резистора и конденсатора (RC), либо резистора и катушки индуктивности (RL). Каждый из этих двухэлементных фильтров может быть настроен на пропускание низких частот и подавление высоких частот или на пропускание высоких частот и подавление низких частот, в зависимости от того, через какой элемент проходит выходное напряжение. Неудивительно, что фильтры, пропускающие низкие частоты, называются фильтрами нижних частот, а фильтры, пропускающие высокие частоты, называются фильтрами верхних частот.

Часто встречающееся расположение фильтров нижних и верхних частот можно найти в кроссоверных сетях в двухполосных акустических системах, состоящих из низкочастотного драйвера, называемого низкочастотным динамиком, и высокочастотного драйвера, называемого твитером. Фильтр нижних частот пропускает низкие частоты в вуфер, который предназначен для воспроизведения этих частот, и отбрасывает высокие частоты, которые вуфер не может воспроизвести. Точно так же фильтр верхних частот передает высокие частоты на твитер, для воспроизведения которых он предназначен, и блокирует низкие частоты, которые твитер не может воспроизвести или даже может повредить твитер. В идеале общий аудиовыход акустической системы будет охватывать весь звуковой диапазон, разделенный между низкочастотным и высокочастотным динамиками.

В этом эксперименте мы проектируем и строим RC-фильтр нижних частот и RC-фильтр верхних частот, используя компоненты, доступные в наборе аналоговых деталей ADALP2000. Частота среза фильтра нижних частот рассчитана примерно на 100 Гц, а частота среза фильтра верхних частот рассчитана примерно на 200 Гц.

Важно отметить, что фильтр нижних частот пропускает постоянный ток — предельный низкочастотный сигнал, а фильтр верхних частот — нет.

После создания и тестирования двух фильтров мы создадим две очень простые схемы, которые определяют, когда сигналы находятся примерно в полосе пропускания каждого фильтра, и включают светодиод, чтобы показать это. Затем мы можем соединить два фильтра вместе и свипировать частоту входного сигнала от очень низкой частоты, которая находится в полосе пропускания фильтра нижних частот, но не в полосе пропускания фильтра верхних частот, до высокой частоты, которая не находится в полосе пропускания фильтра нижних частот, но в полосе пропускания фильтра верхних частот. Затем мы можем наблюдать, как светодиоды включаются и выключаются в зависимости от входной частоты.

Цель

Изучить RC-фильтры нижних и верхних частот и разработать простую схему для определения приблизительной амплитуды сигнала и включения светодиода, когда амплитуда превышает заданный порог.

По завершении этой лабораторной работы вы должны быть в состоянии описать базовую работу RC-фильтров нижних и верхних частот, описать работу простого пикового детектора низкой точности, объяснить, что такое компаратор напряжения, и объяснить, как выход компаратора может управлять светодиодом. .

Материалы и аппаратура

• Лист технических данных для компаратора напряжения AD8561

• Компьютер с установленным ПО PixelPulse

• Analog Devices ADALM1000 (M1K)

• Макетная плата без пайки и перемычки из комплекта аналоговых деталей ADALP2000

• (2) AD8561 из комплекта аналоговых деталей ADALP2000

• (2) диода 1N914 из набора аналоговых деталей ADALP2000

• (1) Красный светодиод из набора аналоговых деталей ADALP2000

• (1) Зеленый светодиод из набора аналоговых деталей ADALP2000

• (2) резистора 68 Ом из набора аналоговых деталей ADALP2000

• (2) резистора 100 Ом из набора аналоговых деталей ADALP2000

• (2) резистора 200 кОм из набора аналоговых деталей ADALP2000

• (2) Потенциометр 10 кОм из комплекта аналоговых деталей ADALP2000

• (2) Конденсатор 10 мкФ из комплекта аналоговых деталей ADALP2000

• (1) Конденсатор 22 мкФ из набора аналоговых деталей ADALP2000

• (1) Конденсатор 47 мкФ из набора аналоговых деталей ADALP2000

Процедура

1. Соберите следующую схему фильтра нижних частот на макетной плате без пайки

2. На рисунке ниже показан один из способов установки компонентов в макетную плату без пайки

3. Запустите PixelPulse на компьютере и подключите M1K с помощью прилагаемого кабеля USB

4. Обновить прошивку M1K, если необходимо

5. Подключите M1K к цепи, как показано на схеме

6. Настройте PixelPulse для измерения напряжения/тока на канале A и измерения напряжения на канале B

7. Настройте канал A для получения синусоидального сигнала частотой 10 Гц, который колеблется между 0 В и 5 В и убедитесь, что напряжение, наблюдаемое на канале B, аналогично напряжению, подаваемому на канале A

   .

8. Постепенно увеличьте частоту синусоидального сигнала от канала А до 1000 Гц и наблюдайте за уменьшением амплитуды измеренного сигнала на канале В

9. Отрегулируйте частоту, генерируемую каналом А, чтобы размах сигнала, измеренный на канале В, составил примерно 3,5 В , и запишите эту частоту

10. Измените схему на макетной плате без пайки в соответствии со следующей схемой

11. На рисунке ниже показан один из способов установки компонентов в макетную плату без пайки

12. Настройте канал A для получения синусоидального сигнала частотой 10 Гц, который колеблется между 0 В и 5 В , и запишите уровень постоянного тока, измеренный на канале B

13. Запишите уровни постоянного тока, измеренные на канале B, для следующих входных частот (колебание 0 В до 5 В ): 18 Гц, 32 Гц, 56 Гц, 100 Гц, 180 Гц, 320 Гц, 560 Гц и 1000 Гц

14. Добавьте следующую схему фильтра верхних частот на макетную плату без пайки

15. На рисунке ниже показан один из способов установки компонентов в макетную плату без пайки

16. Настройте канал A для получения синусоидального сигнала частотой 10 Гц, который колеблется между 0 В и 5 В , и убедитесь, что напряжение, наблюдаемое на канале B, намного меньше, чем напряжение на канале A

17. Постепенно увеличивайте частоту синусоидального сигнала, исходящего от канала А, до 1000 Гц и наблюдайте за увеличением амплитуды измеренного сигнала на канале В

18. Отрегулируйте частоту, генерируемую каналом А, чтобы размах сигнала, измеренный на канале В, составил примерно 3,5 В , и запишите эту частоту

19. Измените схему на макетной плате без пайки в соответствии со следующей схемой

20. На рисунке ниже показан один из способов установки компонентов в макетную плату без пайки

21. Настройте канал A для получения синусоидального сигнала частотой 10 Гц, который колеблется между 0 В и 5 В , и запишите уровень постоянного тока, измеренный на канале B

22. Запишите уровни постоянного тока, измеренные на канале B, для следующих входных частот (колебания от 0 В до 5 В ): 18 Гц, 32 Гц, 56 Гц, 100 Гц, 200 Гц, 320 Гц, 560 Гц и 1000 Гц

23. Соберите две цепи компаратора на макетной плате — по одной для каждого из двух фильтров — в соответствии со следующей схемой (используйте КРАСНЫЙ светодиод для фильтра нижних частот и ЗЕЛЕНЫЙ светодиод для фильтра верхних частот)

24. Соедините два входа фильтра вместе и к каналу A M1K

25. На приведенном ниже рисунке показан один из способов добавления схемы компаратора к существующим фильтрам, построенным на макетной плате без пайки

26. Отрегулируйте потенциометр в цепи компаратора фильтра нижних частот, чтобы получить напряжение на движке, равное уровню, измеренному ранее для входной частоты 100 Гц

27. Отрегулируйте потенциометр в цепи компаратора фильтра верхних частот, чтобы получить напряжение на движке, равное измеренному ранее уровню для входной частоты 200 Гц

28. Настройте канал A для получения синусоидального сигнала частотой 10 Гц, который колеблется между 0 и В и 5 В

29. Постепенно увеличьте частоту синусоидального сигнала от канала А до 1000 Гц

30. Убедитесь, что КРАСНЫЙ светодиод загорается для частот от 10 Гц до примерно 100 Гц и гаснет для более высоких частот, указывая на низкочастотную характеристику фильтра

31. Убедитесь, что ЗЕЛЕНЫЙ светодиод горит для частот примерно от 200 Гц до 1000 Гц и гаснет для более низких частот, указывая на характеристику фильтра высоких частот

Теория

Последовательные RC-схемы могут реализовать простейшие фильтры нижних и верхних частот, работающие от напряжения, хотя также возможна работа в режиме тока. Фильтр нижних частот, когда выходное напряжение снимается с конденсатора, и фильтр верхних частот, когда выходное напряжение снимается с резистора. Фильтр работает как двухэлементный делитель напряжения между сопротивлением резистора R и реактивным сопротивлением конденсатора 1/2πfC. Поскольку емкостное реактивное сопротивление обратно пропорционально частоте, напряжение на конденсаторе уменьшается с частотой, создавая частотную характеристику нижних частот. Согласно закону напряжения Кирхгофа, напряжение на резисторе увеличивается с частотой дополнительно к напряжению на конденсаторе, создавая характеристику верхних частот. Частота среза f _C определяется как частота, при которой емкостное реактивное сопротивление равно сопротивлению. Установка R = 1/2πf _C C и решение для f _C дает следующий результат.

На частоте среза амплитуда синусоидального выходного напряжения в ответ на синусоидальное входное напряжение равна величине, обратной квадратному корню из двукратной амплитуды входного напряжения, или примерно 70,7% от амплитуды входного напряжения.

Фильтр нижних частот в лаборатории состоит из резистора 68 Ом и конденсатора 22 мкФ, поэтому его частота среза составляет примерно 106 Гц. Из-за допусков резистора и конденсатора фактическая частота среза будет отличаться от этого значения. Частота, на которой была измерена размах выходной амплитуды, упала примерно с 5 В до (0,707)*5 В ≈ 3,5 В в лабораторной части фильтра нижних частот должна была быть близка к 106 Гц.

Фильтр верхних частот в лаборатории состоит из резистора 68 Ом и конденсатора 10 мкФ, поэтому его частота среза составляет приблизительно 234 Гц. Как и в случае с фильтром нижних частот, допуски компонентов вносят небольшую погрешность частоты среза. Частота, на которой была измерена размах выходной амплитуды, упала примерно с 5 В до (0,707)*5 В ≈ 3,5 В в лабораторной части фильтра верхних частот должно было быть близко к 234 Гц.

Важно отметить, что резистор в фильтре верхних частот привязан к +2,5 В вместо земли. Фильтр верхних частот не может пропускать постоянный ток, поэтому его можно рассматривать как схему, которая удаляет уровень постоянного тока из входного сигнала. Уровень постоянного тока на другой стороне резистора устанавливает уровень постоянного тока на выходе фильтра верхних частот, если на выходе нет значительной нагрузки по постоянному току. Это верно, потому что постоянный ток не может течь обратно через конденсатор и нет значительного тока нагрузки, поэтому падение постоянного напряжения на резисторе в фильтре верхних частот фактически равно нулю. Размещение выходного уровня постоянного тока на уровне 2,5 V помещает размах выходного сигнала в центр входного диапазона M1K. Если бы резистор был привязан к земле, выход фильтра верхних частот колебался бы выше и ниже земли, и отрицательные отклонения не были бы видны на M1K.

После основных характеристик фильтров к выходам фильтра добавляются простые, довольно неточные пиковые детекторы, состоящие из последовательных диодов и шунтирующих конденсаторов, чтобы дать приблизительную индикацию выходного уровня фильтра. Пиковый детектор позволяет конденсатору заряжаться, когда напряжение на выходе фильтра больше, чем напряжение на конденсаторе плюс прямое падение на диоде. Диод является нелинейным элементом с переменным прямым падением напряжения, поэтому конденсатор не сможет заряжаться до фактического пикового напряжения вне фильтра. Как только сигнал, выходящий из фильтра, проходит свой пик, диод становится смещенным в обратном направлении и проводит очень небольшой ток, что позволяет конденсатору удерживать грубую оценку пикового уровня, включая ошибку из-за падения напряжения на диоде. Напряжение на конденсаторе не остается абсолютно постоянным, пока диод смещен в обратном направлении, потому что диод пропускает ток при обратном смещении, а ток просачивается в M1K при измерении напряжения на конденсаторе. Утечки тока вызывают проседание напряжения на конденсаторе во время частей цикла с обратным смещением. Провисание более заметно для низкочастотных входных сигналов, когда время обратного смещения велико. Это поднимает важную дилемму, с которой сталкиваются все пиковые детекторы. Небольшой конденсатор желателен для быстрой зарядки, необходимой для обнаружения пиков высокочастотных сигналов, но большой конденсатор требуется для достижения длительного времени удержания низкочастотных сигналов. В конечном счете, необходимо найти компромисс при выборе емкости конденсатора в данном приложении. Гораздо более точные пиковые детекторы могут быть построены с использованием цепей отрицательной обратной связи, которые исключают ошибку падения напряжения на диоде из измерений.

Поскольку эти пиковые детекторы содержат ошибки, лучше всего измерять их выходные сигналы для различных уровней выходного сигнала фильтров. В лаборатории частоты с разницей примерно в четверть десятилетия используются для характеристики пиковых детекторов. Одна из этих частот выбирается примерно равной частоте среза соответствующего фильтра — 100 Гц для фильтра нижних частот и 200 Гц для фильтра верхних частот. Эти выходные уровни пикового детектора используются для установки пороговых уровней компараторов, которые обнаруживают, когда сигналы находятся в полосах пропускания фильтра, и управляют соответствующими светодиодами.

Компаратор — это усилитель с высоким коэффициентом усиления с дифференциальным входом и бинарным выходом, который используется для обнаружения того, когда входные сигналы выше или ниже заданного порогового напряжения. Компаратор похож на операционный усилитель, который настроен в конфигурации без обратной связи, хотя операционные усилители не следует использовать в качестве компараторов по ряду причин. На рынке существует множество компараторов, специально разработанных для работы в разомкнутом контуре и обеспечивающих определенный тип цифрового логического выхода. Компараторы также могут работать в замкнутой конфигурации с положительной обратной связью для создания гистерезиса. Гистерезис — это функция, при которой работа компаратора зависит от его истории. Он обеспечивает два порога — более высокий для увеличения входных данных и более низкий для уменьшения входных данных. Одним из основных преимуществ гистерезиса является то, что он предотвращает «дребезжание» выхода компаратора, когда входной сигнал очень медленно изменяется около порога. Гистерезис был бы хорошей функцией в этом приложении, если бы входные частоты колебались вблизи частот среза фильтра, но он не был включен для простоты. Он представлен и объяснен в лабораторной работе «Простой детектор приближения».

Компараторы настроены с пороговыми напряжениями на их инвертирующих входах. Выходная логика переходит на «высокий» уровень, когда напряжение на неинвертирующем входе немного превышает пороговое напряжение. Мы хотим управлять светодиодом при превышении порога, указывая, что входной сигнал находится в полосе пропускания фильтра, и лучше всего управлять светодиодом, когда выход компаратора находится в «низком» логическом состоянии. AD8561 имеет истинные и комплементарные выходы. Истинный выход становится высоким, когда входное напряжение превышает пороговое напряжение, и низким, когда входное напряжение ниже порогового напряжения. Дополнительный результат работает в противоположном направлении. Поскольку дополнительный выход становится «низким», когда входное напряжение превышает пороговое напряжение, он используется для управления светодиодом.