ЭЛЕКТРОННЫЕ ФИЛЬТРЫ

Термином фильтр обычно обозначают некоторый прибор, который способен осуществлять селекцию или выделение. Это полностью относится к электронным фильтрам, используемым для выделения электрических сигналов различных частот или для режекции нежелательных сигналов или помех путем ослабления определенных частот. Ослабление означает существенное уменьшение напряжения. Например, 60-Гц помехи от линий электропитания могут быть удалены из сигнала, который содержит частоты от 0,01 до 30 Гц ослаблением всех частот выше 35 или 40 Гц. Сигнал ЭКГ можно разделить на различные частотные полосы (альфа, бета и т. д.) с помощью фильтров.


Фильтры классифицируются в соответствии с частотами, которые они пропускают и ослабляют. Существуют следующие четыре основных типа фильтров.



Рис. Использование фильтра нижних частот для устранения помехи частотой 60 Гц из сигнала ЭКГ


1. Фильтр нижних частот пропускает только частоты, лежащие ниже определенной заданной частоты — частоты среза. Все частоты выше частоты среза ослабляются. На рис. 4.7 показано использование этого фильтра для устранения 60-Гц помехи из сигнала ЭКГ. В этом случае частота среза равна приблизительно 40 или 50 Гц.


2. Фильтр верхних частот пропускает только частоты, лежащие выше частоты среза. Все более низкие частоты ослабляются. Такие фильтры часто используются для уменьшения воздействия движений пациента, при которых перо регистрирующего ЭКГ устройства стремится выйти за пределы бумажной ленты.


3. Полосовые фильтры пропускают только частоты, лежащие в определенном диапазоне или полосе, и ослабляют все частоты ниже или выше этой заданной полосы. Полосовой фильтр имеет и верхнюю и нижнюю частоты среза. Соответствующий выбор этих частот позволяет режектировать любую помеху или нежелательный сигнал, частоты которых лежат вне полосы частот полезного сигнала. Полосовые фильтры используются, например, для разделения различных частотных участков сигнала ЭЭГ.


4. Полосовые режекторные фильтры ослабляют все частоты между двумя частотами среза. Обычно они используются для режекции очень узкой полосы частот — около 60 Гц для исключения помех, обусловленных сигналами, которые содержат частоты выше и ниже 60 Гц.


Некоторые усилители в медицинских приборах имеют встроенные фильтры, пропускающие требуемые полосы частот. Часто эти фильтры имеют элементы настройки, что позволяет выбирать верхнюю или нижнюю частоту среза (или обе). Следует отметить, что когда фильтр настроен таким образом, что он ослабляет частоты определенного диапазона, то любой сигнал, попадающий в режектируемую полосу частот, пропадает точно так же, как и помехи.