Obwody filtrujące odfiltrowują częstotliwości w obwodach elektronicznych. Obwody te wykorzystują kombinację rezystorów i kondensatory jako ich podstawowe elementy konstrukcyjne. Ten obwód filtra jest niezbędny na schemacie blokowym zasilacza po obwodzie prostownika, ponieważ zmienia pulsujący prąd przemienny na prąd stały i zasila tylko w jednym kierunku. Obwód filtra odłącza dostępną składową prądu przemiennego od wyprostowanego wyjścia i umożliwia dotarcie składowej prądu stałego do obciążenia. Dostępne są różne rodzaje filtrów, m.in filtr środkowoprzepustowy (BPF) jest jednym z typów. Filtr ten dopuszcza częstotliwości w określonym zakresie częstotliwości i tłumi częstotliwości, gdy znajdują się one poza zakresem. Te filtry są dostępne w różnych typach, ale jednym z typów jest pasywny BPF. Zatem ten artykuł zawiera krótkie informacje na temat a pasywny filtr pasmowy , jego działanie i zastosowania.
Co to jest pasywny filtr pasmowo-przepustowy?
Połączenie filtra dolnoprzepustowego i filtra górnoprzepustowego znane jest jako pasywny filtr pasmowoprzepustowy. Ten typ filtra przepuszcza określone pasmo częstotliwości i blokuje wszystkie pozostałe częstotliwości. Jest to obwód elektryczny, w którym wykorzystuje się tylko elementy pasywne, takie jak R, C i L. Zatem ten filtr jest wykonany przez połączenie kaskadowe dwóch filtrów, takich jak LPF i HPF. Głównym zastosowaniem pasywnego filtra pasmowego jest: wzmacniacz dźwięku . Czasami we wzmacniaczach audio wymagany jest określony zakres częstotliwości, który nie zaczyna się od 0 Hz, a nie od wysokiej częstotliwości, chociaż wymagamy określonego zakresu częstotliwości, czy to szerszego, czy wąskiego.
Schemat obwodu pasywnego filtra pasmowo-przepustowego
Filtr pasywny wykorzystuje wyłącznie elementy pasywne takie jak; rezystory, cewki indukcyjne i kondensatory. Zatem pasywny filtr pasmowy może również wykorzystywać elementy pasywne i nie wykorzystuje wzmacniacz operacyjny do wzmocnienia. Część wzmacniająca podobna do aktywnego filtra pasmowo-przepustowego nie występuje w pasywnym filtrze pasmowo-przepustowym. Schemat obwodu pasywnego filtra pasmowego obejmuje również obwody filtrów górnoprzepustowego i dolnoprzepustowego. Zatem pierwsza część obwodu jest przeznaczona dla pasywnego HPF, podczas gdy druga połowa obwodu jest przeznaczona dla pasywnego LPF.
Konstrukcja pasywnego filtra pasmowo-przepustowego
Projekt pasywnego filtra pasmowego można wykonać po prostu za pomocą rezystory i kondensatory. Obwód pasywnego filtra pasmowo-przepustowego nie wymaga zasilania i nie jest wykorzystywany do żadnego aktywnego wzmocnienia. Tego typu filtry pasmowoprzepustowe są używane jako dodatek do aktywnego obwodu w celu zapewnienia wzmocnienia, ale same w sobie nie zapewniają żadnego wzmocnienia. Filtry te zaprojektowano jako kombinację filtra HPF i LPF.
Wymagane komponenty do wykonania tego obwodu obejmują głównie; kondensatory – 1nF i 1μF, rezystory – 150Ω i 16KΩ. Aby zbudować ten obwód, obwód ten potrzebuje tylko rezystorów i kondensatorów. W przypadku tego obwodu filtra pasmo przepustowe mieści się w zakresie od 1 kHz do 10 kHz dla wybranych wartości rezystorów i kondensatorów. Jeśli zmodyfikujemy te częstotliwości, należy zmienić wartości rezystorów i kondensatorów.
Obwód ten składa się z dwóch części, takich jak filtr górnoprzepustowy i Filtr dolnoprzepustowy . Pierwsza część tego obwodu składa się z R1 i C1, tworząc HPS. Zatem ten filtr przepuszcza po prostu wszystkie częstotliwości poza punkt, przez który jest przeznaczony. Ta konstrukcja filtra po prostu tworzy dolny punkt częstotliwości odcięcia, ale wymagany dolny punkt częstotliwości odcięcia w tym obwodzie wynosi 1 kHz. Zatem HPF dopuszcza częstotliwości powyżej 1 kHz.
Dolną częstotliwość odcięcia można obliczyć za pomocą poniższego wzoru.
Dolna częstotliwość odcięcia = 1/2πR1C1.
Znamy wartości rezystora i kondensatora; R1 = 150Ω i C1 = 1μF, więc podstaw te wartości do powyższego równania i otrzymamy;
Dolna częstotliwość odcięcia = 1/2π(150Ω)*(1μF) => 1061 Hz => 1KHz.
Filtr ten dopuszcza wszystkie częstotliwości powyżej 1 kHz i blokuje po prostu wszystkie częstotliwości lub znacznie tłumi wszystkie częstotliwości poniżej 1 kHz.
Podobnie druga część tego obwodu składa się z rezystora R2 i kondensatora C2 tworzącego LPF. Filtr ten blokuje wszystkie częstotliwości poniżej punktu odcięcia.
Tutaj potrzebujemy wyższej częstotliwości odcięcia wynoszącej 10 kHz w tym obwodzie filtra, zatem obwód ten umożliwia przepuszczanie wszystkich częstotliwości poniżej 10 kHz i blokuje wszystkie częstotliwości powyżej punktu 10 kHz.
Wzór na obliczenie wyższej częstotliwości odcięcia jest taki sam jak w przypadku dolnej częstotliwości odcięcia, częstotliwość => 1/2π R2C2
Znamy wartości rezystora R2 i kondensatora C2 np.; R2 = 16KΩ i C2 = 1nF, więc podstaw te dwie wartości do powyższego równania i otrzymamy;
Wyższa częstotliwość odcięcia = 1/2π(16KΩ)*(1nF)= 9952Hz => 10KHz.
Zatem HPF dopuszcza wszystkie częstotliwości powyżej dolnego punktu odcięcia, podczas gdy LPF dopuszcza wszystkie częstotliwości poniżej wyższej częstotliwości odcięcia. Stworzy to więc filtr pasmowo-przepustowy, w którym filtr ma pasmo przepustowe pomiędzy dolną i wyższą częstotliwością odcięcia.
Aby uniknąć efektu obciążenia LPF z HPF, zaleca się, aby wartość rezystora R2 była niższa niż 10 (lub) wyższa od rezystora R1. W tym obwodzie zwiększamy wartość rezystora R2 100 razy.
Pracujący
Obwód ten działa w ten sposób, że umożliwia przesyłanie sygnałów o pełnej mocy pomiędzy filtrem dolnoprzepustowym a przetwornikiem filtr górnoprzepustowy częstotliwości. Jeśli filtr dolnoprzepustowy (LPF) jest zaprojektowany dla częstotliwości 2 kHz, podczas gdy filtr górnoprzepustowy (HPF) jest zaprojektowany dla częstotliwości 200 Hz, wówczas obwód ten generuje sygnały wyjściowe w zakresie od 200 Hz do 2 kHz z niemal pełną lub całkowitą siłą.
Gdy generowane sygnały znajdą się poza tym zakresem, częstotliwości zostaną znacznie osłabione, a zatem ich amplitudy są bardzo małe w porównaniu z amplitudą sygnału w paśmie przepustowym. Pasmo przepustowe odnosi się do sygnałów pomiędzy filtrami górnoprzepustowymi i dolnoprzepustowymi, które są przepuszczane z pełną mocą.
Tutaj pasmo przepustowe wynosi od 200 Hz do 2 kHz, następnie dolna częstotliwość odcięcia wynosi 200 Hz, a górna częstotliwość odcięcia wynosi 2 kHz. W paśmie przepustowym te dwie częstotliwości to dwa punkty w paśmie przepustowym, w których występuje spadek amplitudy o 3 dB. Zatem ten spadek jest równy 0,707VPEAK.
Na poniższym wykresie pasmowo-przepustowym przedstawiono amplitudę szczytową (VPEAK). Tutaj amplituda spadnie za każdym razem, gdy otrzymasz te dwie częstotliwości. Po osiągnięciu wartości 0,707 VPEAK jest to punkt odcięcia 3 dB, który oznacza połowę mocy maksymalnej. Po punktach odcięcia 3dB następuje gwałtowny spadek amplitudy, w związku z czym częstotliwości poza częstotliwościami odcięcia są silnie tłumione.
Tutaj mamy dwie główne częstotliwości; dolna częstotliwość odcięcia przy 1 kHz i wyższa częstotliwość odcięcia przy 10 kHz. Zatem częstotliwość środkowa jest nazywana częstotliwością pomiędzy wyższą i dolną częstotliwością odcięcia, mierzoną za pomocą wzoru √(f1)(f2) => √ (1061)(9952) => 3249 Hz.
Sygnał wyjściowy wokół tej częstotliwości ma pełną siłę i ma najwyższą wartość szczytową. Kiedy zbliżymy się do tej częstotliwości, wartość będzie osłabiona lub zmniejszona w zakresie amplitudy. Amplituda wynosi 0,707 VPEAK przy częstotliwościach odcięcia. Na przykład, jeśli VPEAK mierzy 10 woltów od szczytu do szczytu przy częstotliwościach odcięcia, wówczas amplituda wynosi w przybliżeniu 7 V, ponieważ 10 V * 0,707 V => 7 V.
Wzmocnienie pasywnego filtra pasmowo-przepustowego
Wzmocnienie pasywnego filtra pasmowego jest zawsze mniejsze od sygnału wejściowego, zatem wzmocnienie wyjściowe jest mniejsze od jedności. Sygnał wyjściowy przy częstotliwości środkowej jest w fazie, chociaż sygnał wyjściowy poniżej częstotliwości środkowej wyprzedza fazę z przesunięciem fazowym o +90°, a sygnał wyjściowy powyżej częstotliwości środkowej będzie opóźniony w fazie o przesunięcie fazowe o -90°. Ilekroć zapewnimy izolację galwaniczną pomiędzy dwoma filtrami, możemy uzyskać lepszą wydajność filtra.
Aplikacje
The zastosowania pasywnych filtrów pasmowych uwzględnij poniższe.
- Pasywny filtr pasmowo-przepustowy służy do izolowania lub filtrowania pewnych częstotliwości, które leżą w określonym paśmie (lub) zakresie częstotliwości.
- Filtry te są używane w obwodach wzmacniaczy audio lub w zastosowaniach takich jak: kontrola barwy przedwzmacniacza (lub) filtry zwrotnicy głośników.
- Odnoszą się one do obwodów nadajnika i odbiornika wewnątrz komunikacja bezprzewodowa średni.
Jest to zatem przegląd strony biernej filtr pasmowy, obwody , pracy i ich zastosowań. Filtr ten jest kombinacją HPF i LPF i umożliwia selektywny zakres częstotliwości. Ten obwód filtra umożliwia szeroki i wąski zakres częstotliwości. Częstotliwość odcięcia wyższa i niższa zależy głównie od konstrukcji filtra. Oto pytanie do Ciebie, czym jest BPF?
