Pasivní pásmový filtr: obvod, pracovní, zisk a jeho aplikace

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Filtrační obvody odfiltrují frekvence v elektronických obvodech. Tyto obvody využívají kombinaci rezistorů a kondenzátory jako jejich základní stavební kameny. Tento filtrační obvod je nezbytný v blokovém schématu napájení za obvodem usměrňovače, protože mění pulzující střídavý proud na stejnosměrný a napájí pouze jedním směrem. Filtrační obvod odpojí dostupnou střídavou složku v usměrněném výstupu a umožní stejnosměrné složce dorazit k zátěži. K dispozici jsou různé typy filtrů, mezi nimi pásmový filtr (BPF) je jedním z typů. Tento filtr umožňuje frekvence v určitém rozsahu frekvencí a zeslabuje frekvence, když jsou mimo rozsah. Tyto filtry jsou k dispozici v různých typech, ale pasivní BPF je jedním z typů. Tento článek tedy poskytuje stručné informace o a pasivní pásmový filtr , jeho fungování a jeho aplikace.


Co je pasivní pásmový filtr?

Kombinace dolní a horní propusti je známá jako pasivní pásmová propust. Tento typ filtru umožňuje určité pásmo frekvencí a blokuje všechny zbývající frekvence. Jedná se o elektrický obvod, který používá pouze pasivní prvky jako R, C & L. Tento filtr je tedy vyroben kaskádováním dvou filtrů jako LPF & HPF. Hlavní použití pasivního pásmového filtru je v an audio zesilovač . Někdy u audio zesilovačů požadujeme určitý frekvenční rozsah, který nezačíná od 0 Hz a ne vysokou frekvenci, ačkoli požadujeme určitý rozsah frekvenčního pásma, buď je to širší nebo úzký rozsah.



Schéma obvodu pasivního pásmového filtru

Pasivní filtr využívá pouze pasivní součástky jako např.; rezistory, induktory & kondenzátory. Pasivní pásmový filtr tedy může také používat pasivní komponenty a nevyužívá operační zesilovač pro zesílení. Zesilovací část podobná aktivnímu pásmovému filtru není přítomna v pasivním pásmovém filtru. Schéma obvodu pasivního pásmového filtru také zahrnuje obvody horní a dolní propusti. Takže první část obvodu je pro pasivní HPF, zatímco druhá polovina obvodu je pro pasivní LPF.

  Pasivní obvod BPF
                    Pasivní obvod BPF

Design pasivního pásmového filtru

Návrh pasivního pásmového filtru lze provést jednoduše pomocí rezistory & kondenzátory. Obvod pasivního pásmového filtru nepotřebuje žádné napájení a není využíván pro žádné aktivní zesílení. Tyto typy pásmových filtrů se používají jako doplněk k aktivnímu obvodu pro zajištění zesílení, ale samy o sobě žádné zesílení neposkytují. Tyto filtry jsou navrženy s kombinací HPF a LPF.



Požadované součásti pro vytvoření tohoto obvodu zahrnují především; kondenzátory – 1nF & 1μF, rezistory – 150Ω & 16KΩ. K sestavení tohoto obvodu potřebuje tento obvod pouze odpory a kondenzátory. Pro tento filtrační obvod se propustné pásmo pohybuje od 1 kHz do 10 kHz pro zvolené hodnoty odporů a kondenzátorů. Pokud tyto frekvence upravíme, je třeba změnit hodnoty odporů a kondenzátorů.

  Design pasivního pásmového filtru
Design pasivního pásmového filtru

Tento obvod má dvě části, jako je horní propust a a dolní propust . První část tohoto obvodu se skládá z R1 a C1, které tvoří HPS. Takže tento filtr umožňuje jednoduše všechny frekvence přes bod, pro který je navržen hlavně procházet. Tato konstrukce filtru jednoduše tvoří bod dolní mezní frekvence, ale požadovaný bod dolní mezní frekvence v tomto obvodu je 1 kHz. Takže HPF umožňuje frekvence nad 1 kHz.
Spodní mezní frekvenci lze vypočítat podle následujícího vzorce.

  PCBWay

Spodní mezní frekvence = 1/2πR1C1.

Známe hodnoty odporu a kondenzátoru; R1 = 150Ω a C1 = 1μF, dosaďte tedy tyto hodnoty do výše uvedené rovnice a můžeme dostat;

Spodní mezní frekvence = 1/2π(150Ω)*(1μF) => 1061 Hz => 1KHz.

Tento filtr umožňuje všechny frekvence nad 1 kHz a jednoduše blokuje všechny frekvence nebo výrazně zeslabuje všechny frekvence pod 1 kHz.

Podobně je druhá část tohoto obvodu složena z rezistoru R2 a kondenzátoru C2 pro vytvoření LPF. Tento filtr blokuje všechny frekvence pod mezním bodem.

Zde potřebujeme, aby vyšší mezní frekvence byla v tomto filtračním obvodu 10 kHz, takže tento obvod umožňuje jednoduše projít všechny frekvence pod 10 kHz a blokuje všechny frekvence nad bodem 10 kHz.
Vzorec pro výpočet vyšší mezní frekvence je stejný jako nižší mezní frekvence, frekvence => 1/2π R2C2

Známe hodnoty rezistoru R2 a kondenzátoru C2 jako; R2 = 16KΩ & C2 = 1nF, takže dosadíme tyto dvě hodnoty do výše uvedené rovnice, pak můžeme získat;

Vyšší mezní frekvence = 1/2π(16KΩ)*(1nF)= 9952Hz => 10KHz.

Proto HPF povoluje všechny frekvence nad nižším mezním bodem, zatímco LPF umožňuje všechny frekvence pod vyšší mezní frekvencí. Takže to vytvoří pásmovou propust, kde má filtr propustné pásmo mezi nižšími a vyššími mezními frekvencemi.

Aby se zabránilo zatížení LPF z HPF, doporučuje se, aby hodnota rezistoru R2 byla nižší než 10 (nebo) nad rezistorem R1. V tomto obvodu zvýšíme hodnotu odporu R2 100krát.

Pracovní

Tento obvod funguje tak, že umožňuje signály plné síly mezi dolní propustí a filtrem horní propust frekvence. Pokud je dolní propust (LPF) navržena pro frekvenci 2 kHz, zatímco horní propust (HPF) je navržena pro frekvenci 200 Hz, pak tento obvod generuje výstupní signály mezi 200 Hz a 2 kHz s téměř plnou nebo úplnou silou.

Když jsou generované signály mimo tento rozsah, budou frekvence značně utlumeny, takže jejich amplitudy jsou velmi nízké ve srovnání s amplitudou signálu v propustném pásmu. Pásmo propusti se týká signálů mezi horní a dolní propustí, které procházejí v plné síle.

Zde je propustné pásmo 200 Hz až 2 kHz, potom je dolní mezní frekvence 200 Hz a horní mezní frekvence je 2 kHz. V propustném pásmu jsou tyto dvě frekvence dvěma body v propustném pásmu, kde dochází k poklesu amplitudy o 3 dB. Tento pokles je tedy ekvivalentní 0,707 VPEAK.

V následujícím grafu pásmové propusti je špičková amplituda (VPEAK). Zde amplituda klesne, kdykoli získáte tyto dvě frekvence. Jakmile dosáhne 0,707 VPEAK, pak je to mezní bod 3 dB, který znamená polovinu maximálního výkonu. Po mezních bodech 3dB dochází k prudkému poklesu amplitudy, takže frekvence mimo mezní frekvence jsou vysoce utlumeny.

  Frekvence pasivního propustného filtru
Frekvence pasivního propustného filtru

Zde máme dvě hlavní frekvence; nižší mezní frekvence při 1 kHz a vyšší mezní frekvence 10 kHz. Takže střední frekvence je známá jako frekvence mezi vyšší a nižší mezní frekvencí, která se měří pomocí vzorce √(f1)(f2) => √ (1061)(9952) => 3249 Hz.

Výstupní signál kolem této frekvence má plnou sílu a je na nejvyšší špičkové hodnotě. Když se přiblížíme k této frekvenci, pak se hodnota utlumí nebo sníží v rámci amplitudy. Amplituda je 0,707 VPEAK na mezních frekvencích. Pokud například VPEAK měří 10V od špičky ke špičce na mezních frekvencích, pak je amplituda přibližně 7V, protože 10V * 0,707V => 7V.

Zisk pasivního pásmového filtru

Zisk pasivního pásmového filtru je vždy nižší než vstupní signál, takže výstupní zisk je menší než jedna. Výstupní signál na střední frekvenci je ve fázi, i když výstupní signál pod střední frekvencí vede fázi s +90° posunem a výstupní signál nad střední frekvencí bude ve fázi zpožďovat o -90° fázový posun. Kdykoli zajistíme elektrickou izolaci mezi dvěma filtry, můžeme dosáhnout lepšího výkonu filtru.

Aplikace

The aplikace pasivních pásmových filtrů zahrnout následující.

  • Pasivní pásmový filtr se používá k izolaci nebo odfiltrování určitých frekvencí, které leží v určitém pásmu (nebo) rozsahu frekvencí.
  • Tyto filtry se používají v obvodech audio zesilovačů nebo aplikacích jako; tón předzesilovače ovládá (nebo) výhybkové filtry reproduktorů.
  • Ty se vztahují na obvody vysílače a přijímače uvnitř bezdrátová komunikace střední.

Toto je tedy přehled pasivu pásmová propust, obvody , práce a jejich aplikace. Tento filtr je kombinací HPF a LPF a umožňuje selektivní frekvenční rozsah. Tento filtrační obvod umožňuje široký a úzký rozsah frekvencí. Mezní frekvence vyšší a nižší závisí především na konstrukci filtru. Zde je pro vás otázka, co je BPF?