Расчёт пассивных RC фильтров. Онлайн калькулятор.
А не фильтрануть ли нам широким махом входной сигнал на предмет подавления помехи относительно единичного уровня
на требуемой частоте, в заданное число раз отличающейся от границы полосы пропускания?
А как насчёт расчёта активных полиномиальных фильтров второго порядка на
звеньях Рауха, Сален-Ки и биквадратного звена?
А кривую изменения реактивного сопротивления ёмкости в зависимости от частоты – не изобразить ли?
“Хватит умничать, пальцем покажи!”, – предвижу я законное роптание посетителя, впавшего в соблазн от заголовка страницы.
И действительно. Здесь мне не тут! Базар надо фильтровать, а не безобразия нарушать!
Итак, приступим.
Для начала мы рассмотрим активные и пассивные ФНЧ, ФВЧ, ПФ без использования катушек индуктивности.
Определимся с терминологией.
– Фильтр нижних частот (ФНЧ) представляет собой устройство, которое пропускает сигналы низких частот и задерживает сигналы
высоких частот.
– Фильтр верхних частот (ФВЧ) соответственно пропускает сигналы высоких частот и задерживает сигналы низких.
– Полосовой фильтр (ПФ) пропускает сигналы в некоторой полосе частот и подавляет сигналы и на низких частотах, и на высоких.
– Полоса пропускания определяется как диапазон частот, в котором АЧХ фильтра не выходит за пределы заданной неравномерности (обычно – 3дБ).
– Частотой среза фильтра называют частоту, ослабление сигнала на которой достигает -3дБ по логарифмической шкале, или 1/√2 ≈ 0.71 по линейной.
– Неравномерность АЧХ в полосе пропускания – размер флуктуации АЧХ от пика до пика в полосе пропускания.
– Крутизна частотной характеристики фильтра – скорость спада АЧХ в полосе подавления (дБ/октаву или дБ/декаду).
А начнём мы с простейших RC фильтров первого порядка. Слева фильтр нижних частот (ФНЧ), справа фильтр верхних частот (ФВЧ).
Рис.1
Крутизна спада АЧХ таких фильтров в полосе подавления – 6 дБ/октаву.
Частота среза рассчитывается по формуле:  
Теперь надо определиться – из каких соображений выбирать номиналы R и С.
Ёмкость посчитается нашей табличкой, а к выбору сопротивления резистора, для достижения заявленной крутизны, надо подойти со всей
ответственностью.
Номинал этого резистора должен быть на порядок больше выходного импеданса предыдущего каскада и на порядок меньше входного
сопротивления последующего.
РИСУЕМ ТАБЛИЧКУ ДЛЯ ФИЛЬТРОВ ПЕРВОГО ПОРЯДКА
| Сопротивление резистора R |
ОмкОм | |
| Частота среза фильтра |
Гц кГц | |
| Ёмкость конденсатора С |
ТЕПЕРЬ ТО ЖЕ САМОЕ С ДРУГИМИ ВВОДНЫМИ
| Сопротивление резистора R |
ОмкОм | |
| Ёмкость конденсатора С |
пФнФ мкФ | |
| Частота среза фильтра |
Для получения простейшего полосового фильтра первого порядка, нужно последовательно соединить ФНЧ и ФВЧ с Рис.
1,
не забывая, что значение сопротивления R второго фильтра должно быть на порядок (в 10 раз) выше сопротивления
первого.Важно понимать, что хорошей крутизны спада АЧХ от таких простейших фильтров добиться не удастся. Тут нам прямая дорога к активным фильтрам, или к фильтрам на LC цепях.
Именно активные фильтры мы и рассмотрим на следующей странице.
Расчет радиотехнической цепи
Расчет радиотехнической цепи
Дополнительно МАТЕМАТИКА ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ИНЖЕНЕРОВ Офлайн-версия калькулятора Выполнение расчётов под заказ Литература по расчёту радиотехнических цепей
|
Последовательное и параллельное соединение резисторов.
Параллельное и последовательное соединение конденсаторов. Параллельное и последовательное соединение индуктивностей.
Расчёт колебательного контура. Расчёт усилителей на базе операционных усилителей.
Расчёт активного полосового фильтра на ОУ. Перестраиваемые полосовой и режекторный фильтры.
Расчёт амплитудно-частотных характеристик. Расчёт фазо-частотных характеристик. Метод наложения (суперпозиции).
рф
Калькулятор полосового фильтра – Справочник по электронике
Полосовой фильтр представляет собой тип схемы фильтра, который используется для ослабления частот выше и ниже заданной полосы частот, называемой полосой пропускания .
Эта страница содержит серию калькуляторов, помогающих в проектировании схем полосовых фильтров.
Полосовой фильтр состоит из фильтра верхних частот и фильтра нижних частот , последовательно соединенных каскадом .
Полосовые фильтры содержат четыре основных компонента, которые используются для определения полосы пропускания.
Цепь полосового фильтра
Электронные фильтры – классификация…
Пожалуйста, включите JavaScript
Электронные фильтры – классификация, характеристики, типы, области применения и преимущества
Полосовые фильтры выдают полосу пропускания, которая определяется двумя характеристическими частотами: низкая граничная частота F L и верхняя граничная частота F H .
Эти частоты определяются значениями используемых компонентов.
Компоненты каскада фильтра верхних частот, C 1 и R 1 , определяют значение нижней частоты среза F L .
Компоненты каскада фильтра нижних частот, C 2 и R 2 , определяют значение верхней частоты среза F H .
На этой странице
Эта страница содержит ряд калькуляторов, которые помогут вам спроектировать и понять схему полосового фильтра.
Он содержит калькуляторы для характеристических частот среза, номиналов конденсаторов и резисторов, а также калькулятор резонансной частоты.
Калькулятор частоты среза полосового фильтра
Калькулятор частоты среза полосового фильтра можно использовать для расчета частоты среза фильтра. Для каждой частоты среза требуется два входа.
Для расчета нижней частоты среза F L требуется (1) сопротивление R 1 и (2) емкость C 1 .
Для расчета верхней частоты среза F H необходимо (1) сопротивление R 2 , и (2) емкость C 2 . На основе этих значений калькулятор предоставит частоту среза, а также резонансную частоту фильтра.
Следующие уравнения определяют F L и F H в полосовом фильтре:
f_L = \frac{1}{2 \pi R_1 C_1} f_H = \frac{1}{2 \ pi R_2 C_2} Калькулятор выбора конденсатора полосового фильтра
Калькулятор конденсаторов полосового фильтра можно использовать для расчета значений конденсаторов, необходимых для создания фильтра с определенной частотой среза F L и F H .
Для расчета каждого значения конденсатора требуются два входа. Для C 1 требуется низкая частота среза F L и сопротивление R 1 . C 2 требует высокой частоты среза F H и сопротивления R 2 .
Следующие уравнения определяют C 1 и C 2 в полосовом фильтре:
C_1 = \frac{1}{2 \pi R_1 F_L} C_2 = \frac{1}{2 \ пи R_2 F_H} Калькулятор выбора резистора полосового фильтра
Калькулятор резисторов полосового фильтра можно использовать для расчета значений резисторов, необходимых для создания фильтра с определенными частотами среза F L и F H .
Для расчета каждого значения резистора требуется два входа. Для R 1 требуется низкая частота среза F L и емкость C 1 . R 2 требуется высокая частота среза F H и емкость C 2 .
Следующие уравнения определяют R 1 и R 2 в полосовом фильтре:
R_1 = \frac{1}{2 \pi C_1 F_L} R_2 = \frac{1}{2 \ pi C_2 F_H} Калькулятор резонансной частоты полосового фильтра
Калькулятор резонансной частоты полосового фильтра можно использовать для определения резонансной или центральной частоты фильтра с частотами среза F L и F H .
Для расчета резонансных частот требуется как низкая граничная частота F L , так и верхняя граничная частота F H .
Если эти калькуляторы не помогли, ознакомьтесь с другими нашими калькуляторами для электроники или нашими подробными руководствами!
Самодельные роботы Дейла – Калькулятор полосового фильтра
Это калькуляторы стоимости деталей, которые я написал для разработки аналоговых активных полосовых фильтров.
Они представляют собой фильтры на основе операционных усилителей и наиболее полезны в диапазоне звуковых частот. Эти калькуляторы деталей основаны на формулах и таблицах из книги Артура Б. Уильямса «Руководство по проектированию электронных фильтров».
Полосовые фильтры пропускают непрерывный диапазон частот, ослабляя частоты выше и ниже полосы пропускания. Калькуляторы вычисляют значения деталей для 2-, 4- и 6-полюсных полосовых фильтров с множественной обратной связью (MFBP). Щелкните здесь, чтобы просмотреть руководство по полосовым фильтрам.
У Пола Фальстеда есть отличная интерактивная онлайн-программа на Java, помогающая визуализировать отклики фильтров с различными полюсами и типами откликов. Используйте его, чтобы увидеть, как будет работать конкретный фильтр.
Использование
Выберите нужный тип фильтра из выпадающего меню. Butterworth оптимизирован для плоской частотной характеристики в полосе пропускания. Чебышев жертвует плоскостностью ради более крутого спада в стоп-полосе.
Эта версия имеет пульсации в полосе пропускания 0,1 дБ. Фильтры Бесселя жертвуют как плоскостностью, так и спадом ради линейной фазы в полосе пропускания.
Выберите необходимое значение для конденсаторов. Все конденсаторы в цепи идентичны и для достижения наилучших результатов должны иметь допуск 1%. Для средних звуковых частот 0,01 мкФ является хорошей отправной точкой. Примечание. Узкополосные фильтры требуют более жестких допусков компонентов, чем широкополосные фильтры. 92 .
Нажмите ВЫЧИСЛИТЬ и считайте значения резисторов. Если значения не оптимальны, попробуйте другое значение конденсатора и повторите попытку. Для достижения наилучших результатов используйте резисторы с допуском 1%.
Также вычисляются добротность и центральная частота каждой секции фильтра. Если добротность слишком высока, значения деталей будут очень критичными, и операционный усилитель потребует более высокой производительности. Значения Q примерно до 20 являются разумными. Выше это может привести к нестабильной цепи.
Примечание. Центральную частоту каждой секции можно регулировать, изменяя резистор R2 (R5 или R8). Частота растет, а сопротивление падает.
Более подробную информацию о схемах MFBP можно найти с помощью Google. Исходный код здесь. Сообщайте об ошибках через мою контактную страницу.
Операционные усилители
В приведенных ниже схемах используются классические операционные усилители с двойным питанием, использующие плюсовую и минусовую мощности, такие как LM348. Если вы используете операционный усилитель с одним источником питания (например, LM324), вам нужно будет подключить заземление (R2, R5, + входы операционного усилителя) к виртуальной земле, обычно на полпути между реальной землей и Vcc. Один из способов сделать это — последовательно подключить два резистора номиналом 1 кОм между Vcc и землей. Подключите конденсатор 10 мкФ от соединения двух резисторов к земле. Соединение двух резисторов представляет собой виртуальную землю на Vcc/2. Щелкните здесь для примера.
