Filtračné obvody odfiltrujú frekvencie v elektronických obvodoch. Tieto obvody využívajú kombináciu rezistorov a kondenzátory ako ich základné stavebné bloky. Tento filtračný obvod je potrebný v blokovej schéme napájania za obvodom usmerňovača, pretože mení pulzujúci striedavý prúd na jednosmerný a napája len v jednom smere. Filtračný obvod odpojí dostupný AC komponent v rámci usmerneného výstupu a umožní DC komponentu dostať sa k záťaži. K dispozícii sú rôzne typy filtrov, medzi nimi pásmový filter (BPF) je jedným z typov. Tento filter umožňuje frekvencie v špecifickom rozsahu frekvencií a tlmí frekvencie, keď je mimo rozsahu. Títo filtre sú dostupné v rôznych typoch, ale pasívny BPF je jedným z typov. Takže tento článok poskytuje stručné informácie o a pasívny pásmový filter , jeho fungovanie a jeho aplikácie.
Čo je pasívny pásmový filter?
Kombinácia dolnopriepustného filtra a hornopriepustného filtra je známa ako pasívny pásmový filter. Tento typ filtra umožňuje určité pásmo frekvencií a blokuje všetky zostávajúce frekvencie. Toto je elektrický obvod, ktorý používa iba pasívne prvky ako R, C a L. Tento filter je teda vyrobený kaskádovaním dvoch filtrov ako LPF a HPF. Hlavné využitie pasívneho pásmového filtra je v an audio zosilňovač . Niekedy v audio zosilňovačoch požadujeme určitý frekvenčný rozsah, ktorý nezačína od 0 Hz a nie vysokú frekvenciu, hoci požadujeme určitý rozsah frekvenčného pásma, buď je širší alebo úzky.
Schéma obvodu pasívneho pásového filtra
Pasívny filter využíva iba pasívne komponenty ako napr. odpory, induktory & kondenzátory. Pasívny pásmový filter teda môže využívať aj pasívne komponenty a nevyužíva operačný zosilňovač na zosilnenie. Zosilňovacia časť podobná aktívnemu pásmovému filtru nie je prítomná v pasívnom pásmovom filtri. Schéma obvodu pasívneho pásmového filtra zahŕňa aj obvody hornopriepustného a dolnopriepustného filtra. Takže prvá časť obvodu je pre pasívny HPF, zatiaľ čo druhá polovica obvodu je pre pasívny LPF.
Dizajn pasívneho pásového filtra
Konštrukciu pasívneho pásmového filtra je možné vykonať jednoducho pomocou odpory & kondenzátory. Obvod pasívneho pásmového filtra nepotrebuje žiadne napájanie a nepoužíva sa na žiadne aktívne zosilnenie. Tieto typy pásmových filtrov sa používajú ako doplnok k aktívnemu obvodu na poskytovanie zosilnenia, ale samy o sebe neposkytujú žiadne zosilnenie. Tieto filtre sú navrhnuté s kombináciou HPF a LPF.
Požadované komponenty na vytvorenie tohto obvodu zahŕňajú hlavne; kondenzátory – 1nF & 1μF, odpory – 150Ω & 16KΩ. Na zostavenie tohto obvodu potrebuje tento obvod iba odpory a kondenzátory. Pre tento filtračný obvod sa priepustné pásmo pohybuje od 1 kHz do 10 kHz pre zvolené hodnoty odporov a kondenzátorov. Ak upravíme tieto frekvencie, hodnoty odporov a kondenzátorov je potrebné zmeniť.
Tento obvod má dve časti ako hornopriepustný filter a a dolnopriepustný filter . Prvá časť tohto obvodu sa skladá z R1 a C1 na vytvorenie HPS. Takže tento filter umožňuje jednoducho všetky frekvencie cez bod, na ktorý je určený. Tento dizajn filtra jednoducho tvorí bod nižšej medznej frekvencie, ale požadovaný bod dolnej medznej frekvencie v tomto obvode je 1 kHz. Takže HPF umožňuje frekvencie nad 1 kHz.
Spodnú medznú frekvenciu možno vypočítať podľa nasledujúceho vzorca.
Spodná medzná frekvencia = 1/2πR1C1.
Poznáme hodnoty odporu a kondenzátora; R1 = 150Ω a C1 = 1μF, takže doplňte tieto hodnoty do vyššie uvedenej rovnice a môžeme dostať;
Spodná medzná frekvencia = 1/2π(150Ω)*(1μF) => 1061 Hz => 1KHz.
Tento filter umožňuje nad 1 kHz všetky frekvencie a blokuje jednoducho všetky frekvencie alebo výrazne tlmí všetky frekvencie pod 1 kHz.
Podobne druhá časť tohto obvodu pozostáva z odporu R2 a kondenzátora C2 na vytvorenie LPF. Tento filter blokuje všetky frekvencie pod medzným bodom.
Tu potrebujeme, aby vyššia medzná frekvencia bola 10 kHz v tomto filtračnom obvode, takže tento obvod umožňuje jednoducho prejsť všetky frekvencie pod 10 kHz a blokuje všetky frekvencie nad bodom 10 kHz.
Vzorec na výpočet vyššej medznej frekvencie je rovnaký ako nižšia medzná frekvencia, frekvencia => 1/2π R2C2
Poznáme hodnoty rezistora R2 a kondenzátora C2 ako; R2 = 16KΩ & C2 = 1nF, takže doplňte tieto dve hodnoty do vyššie uvedenej rovnice, potom môžeme dostať;
Vyššia medzná frekvencia = 1/2π(16KΩ)*(1nF)= 9952Hz => 10KHz.
HPF teda umožňuje všetky frekvencie nad dolným medzným bodom, zatiaľ čo LPF umožňuje všetky frekvencie pod vyššou medznou frekvenciou. Takže to vytvorí pásmový filter, kde má filter priepustné pásmo medzi nižšou a vyššou medznou frekvenciou.
Aby sa predišlo zaťaženiu LPF z HPF, odporúča sa, aby hodnota odporu R2 bola nižšia ako 10 (alebo) vyššia ako odpor R1. V tomto obvode urobíme hodnotu odporu R2 100-krát vyššiu.
Pracovné
Tento obvod funguje tak, že umožňuje signály s plnou silou medzi dolnopriepustným filtrom a filtrom hornopriepustný filter frekvencie. Ak je dolnopriepustný filter (LPF) navrhnutý pre frekvenciu 2 kHz, zatiaľ čo hornopriepustný filter (HPF) je navrhnutý pre frekvenciu 200 Hz, potom tento obvod generuje výstupné signály medzi 200 Hz a 2 kHz s takmer plnou alebo úplnou silou.
Keď sú generované signály mimo tohto rozsahu, budú frekvencie značne zoslabené, takže ich amplitúdy sú veľmi nízke v porovnaní s amplitúdou signálu v priepustnom pásme. Priepustné pásmo sa vzťahuje na signály medzi hornými a dolnopriepustnými filtrami, ktoré prechádzajú v plnej sile.
Tu je priepustné pásmo 200 Hz až 2 kHz, potom je dolná medzná frekvencia 200 Hz a horná medzná frekvencia je 2 kHz. V priepustnom pásme sú tieto dve frekvencie dva body v priepustnom pásme, kde je v rámci amplitúdy pokles o 3 dB. Takže tento pokles je ekvivalentný 0,707 VPEAK.
V nasledujúcom grafe pásma je uvedená špičková amplitúda (VPEAK). Tu amplitúda klesne vždy, keď získate tieto dve frekvencie. Akonáhle dosiahne 0,707 VPEAK, potom je to hraničný bod 3 dB, ktorý znamená polovicu maximálneho výkonu. Po medzných bodoch 3dB dochádza k prudkému poklesu amplitúdy, takže frekvencie mimo medzných frekvencií sú značne zoslabené.
Tu máme dve hlavné frekvencie; nižšia medzná frekvencia pri 1 kHz a vyššia medzná frekvencia pri 10 kHz. Takže stredná frekvencia je známa ako frekvencia medzi vyššou a nižšou medznou frekvenciou, ktorá sa meria pomocou vzorca √(f1)(f2) => √ (1061)(9952) => 3249 Hz.
Výstupný signál okolo tejto frekvencie má plnú silu a je na najvyššej špičkovej hodnote. Keď sa priblížime k tejto frekvencii, potom sa hodnota zníži alebo zníži v rámci amplitúdy. Amplitúda je 0,707 VPEAK pri medzných frekvenciách. Napríklad, ak VPEAK meria 10V od špičky po špičku pri hraničných frekvenciách, potom je amplitúda približne 7V, pretože 10V * 0,707V => 7V.
Zisk pasívneho pásmového filtra
Zosilnenie pasívneho pásmového filtra je vždy nižšie ako vstupný signál, takže výstupný zisk je menší ako jedna. Výstupný signál na strednej frekvencii je vo fáze, hoci výstupný signál pod strednou frekvenciou vedie fázu s posunom o +90° a výstupný signál nad strednou frekvenciou sa v rámci fázy oneskorí o fázový posun -90°. Kedykoľvek zabezpečíme elektrickú izoláciu medzi dvoma filtrami, potom môžeme dosiahnuť lepší výkon filtra.
Aplikácie
The aplikácie pasívnych pásmových filtrov zahŕňajú nasledujúce.
- Pasívny pásmový filter sa používa na izoláciu alebo odfiltrovanie určitých frekvencií, ktoré ležia v špecifickom pásme (alebo) rozsahu frekvencií.
- Tieto filtre sa používajú v obvodoch zosilňovača zvuku alebo v aplikáciách, ako sú; tón predzosilňovača ovláda (alebo) výhybkové filtre reproduktorov.
- Tieto sa vzťahujú na obvody vysielača a prijímača vo vnútri bezdrôtová komunikácia stredná.
Toto je teda prehľad pasívu pásmový filter, obvody , prácu a ich aplikácie. Tento filter je kombináciou HPF a LPF a umožňuje selektívny frekvenčný rozsah. Tento filtračný obvod umožňuje široký a úzky rozsah frekvencií. Medzná frekvencia vyšších a nižších závisí hlavne od konštrukcie filtra. Tu je otázka pre vás, čo je BPF?
