Полосовой фильтр схема: DSpace at Saint Petersburg State University: Invalid Identifier

Схема – полосовой фильтр – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Схема – полосовой фильтр

Cтраница 2

Полученная эквивалентная схема с сосредоточенными постоянными относится к числу схем полосовых фильтров, хорошо известных в электротехнике и радиотехнике. Поэтому волновод-ная система рассмотренного типа действительно может быть представлена как волноводный полосовой фильтр.  [16]

Он позволяет перейти с помощью известных частотных преобразований к схемам полосовых фильтров или фильтров верхних частот. В общем случае выбор метода расчета определяется постановкой задачи. Однако такой метод синтеза согласующих цепей применительно к системам СВЧ ие всегда эффективен несмотря иа корректность постановки задачи и точность получаемых решений в связи с тем, что иа СВЧ проблема реализуемости становится определяющей, а изложенная выше постановка задачи предполагает единственность решения.

Эквивалентная схема М – контура ( рис. 74, б) отличается от схемы обычного полосового фильтра той особенностью, что в этом М – фильтре внутренняя связь между контурами Ь С и L2C2 избирательная.  [18]

Цепи на рис. 8.29 служат иллюстрацией преобразования элементов схемы фильтра нижних частот в схему полосового фильтра. В случае применения преобразования (8.159) значения резисторов и резистивных элементов остаются б ез изменения.  [20]

Чтобы получить требуемую схему полосового фильтра, мы можем реализовать результирующую передаточную функцию H ( s), либо прибегая к различным методам реализации, либо просто используя преобразование цепи.  [23]

Эти избиратели позволяют значительно более эффективно использовать полосу частот. На рис. 10.21 приведены схемы полосовых фильтров типа

Для обеспечения высокой избирательности в полосовых усилителях часто используются более сложные резонансные системы. На рис. 4.18 а показана схема полосового фильтра, состоящего из. Крайние пары контуров образуют двухконтур-ные фильтры с индуктивной связью между контурами. Двухкон-турные фильтры связаны между собой внешнеемкостной связью через конденсатор Ссв, включенный между вторичным контуром левого фильтра и первичным правого.  [26]

В качестве усилителей ПЧ в приемниках используются полосовые усилители. Избирательные свойства УПЧ определяются применением в его схеме полосовых фильтров или резонансных нагрузочных контуров, при этом, чем ближе форма резонансной кривой усилителя к прямоугольной, тем выше его избирательность. Это достигается увеличением числа каскадов усилителя.  [28]

Таким образом, полоса пропускания исследуемой схемы начинается с частоты со со0 и заканчивается на частоте ср соь. Следовательно, схема рис. 15.6, б является схемой полосового фильтра.  [29]

На сверхвысоких частотах, где потери в линии пренебрежимо малы, короткозамкнутые отрезки линии могут быть использованы для построения фильтров. В качестве примера на рис. 11.20, а показана схема полосового фильтра, построенного на двух короткозамкнутых отрезках линии. В продольное плечо схемы включен полуволновый отрезок, в поперечное плечо – четвертьволновый. Первый отрезок имеет входное сопротивление, аналогичное входному сопротивлению последовательного колебательного контура. Второй, четвертьволновый, отрезок играет роль параллельного колебательного контура.  [30]

Страницы:      1    2    3

4. Полосовые фильтры | 8. Фильтры | Часть2

4. Полосовые фильтры

Подробности

Создано: 19 марта 2015

Обновлено: 06 октября 2015

Просмотров: 12190

Полосовые фильтры

Существуют устройства, для работы которых необходимо из широкого спектра смешанных частот выделить частоты, находящиеся в определенном диапазоне.

Схема, полученная из последовательного соединения двух фильтрующих схем, обеспечивает прохождение не слишком высоких и не слишком низких частот. Если в показанной выше блок-схеме использовать реальные компоненты, то она примет следующий вид:

capacitive bandpass filter       
v1 1 0 ac 1 sin 
r1 1 2 200      
c1 2 0 2.5u     
c2 2 3 1u       
rload 3 0 1k    
.ac lin 20 100 500      
.plot ac v(3)   
.end    

Помимо конденсаторов, в конструкции полосовых фильтров можно использовать катушки индуктивности. Однако, как упоминалось ранее, реактивная “чистота” конденсаторов дает им преимущество перед катушками индуктивности.

Последовательность включения фильтров нижних и верхних частот не имеет значения: если вы поменяете их местами, то функционирование схемы от этого не изменится. Она по-прежнему будет отфильтровывать слишком низкие и слишком высокие частоты.

Несмотря на то, что идея объединения фильтров верхних и нижних частот для получения полосового фильтра очень хороша, она имеет определенные недостатки. Поскольку этот тип полосового фильтра блокирует нежелательные частоты при помощи двух составляющих его фильтров, спроектировать такой фильтр (позволяющий пропускать нужный диапазон частот) довольно сложно. Совместные усилия низкочастотной и высокочастотной составляющих данного фильтра  в лучшем случае ослабят итоговый сигнал (уменьшат его амплитуду) даже на пике частотного диапазона “полосы пропускания”. Обратите внимание на пиковое значение кривой в приведенном выше SPICE анализе: напряжение нагрузки фильтра никогда не поднимается выше 0,59 вольт, хотя напряжения источника питания составляет 1 вольт.

Существуют методы, позволяющие достичь хороших характеристик полосового фильтра без ущерба для амплитуды сигнала в полосе пропускания. Эти методы мы обсудим несколько позже.

Проектирование и расчёт полосного фильтра (стр. 1 из 2)

Проектирование и расчёт полосного фильтра

Реферат

Курсовая работа: 18с., 8 рис., 2 табл., 3 источника.

Объект исследования – активный полосовой фильтр на операционном усилителе.

Цель работы – расчёт и синтез схемы полосового фильтра на интегральном операционном усилителе, анализ амплитудно-частотной характеристики полученного устройства.

Метод исследования – формирование виртуальной модели фильтра, определение электрических параметров (по средствам ЭВМ).

Спроектирован фильтр на операционном усилителе с многопетлевой обратной связью. Устройство характеризуется следующими параметрами: частота среза

Ключевые слова:

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР, АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ЧАСТОТА СРЕЗА, ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ, ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ.

Содержание

Введение

1 Анализ технического задания

2 Синтез схемы и расчет элементов фильтра

3 Расчет АЧХ фильтра на ЭВМ

4 Подбор элементов для схемы

Выводы

Список использованных источников

Введение

Цепи фильтрации сигналов – важная и неотъемлемая часть многих систем связи и электрических контрольно-измерительных устройств. Они служат для формирования частотных каналов в системах коммутации, разделения и преобразования электрических сигналов.

В большинстве случаев электрический фильтр представляет собой частотно-избирательное устройство. Следовательно, он пропускает сигналы определённых частот и задерживает или ослабляет сигналы других частот. Наиболее общими типами частотно-избирательных фильтров являются фильтры нижних частот (которые пропускают низкие частоты и задерживают высокие частоты), фильтры верхних частот (которые пропускают высокие частоты и задерживают низкие частоты), полосно-пропускающие фильтры (которые пропускают полосу частот и задерживают те частоты, которые расположены выше или ниже этой полосы) и полосно-заграждающие фильтры (которые задерживают полосу частот и пропускают те частоты, которые расположены выше или ниже этой полосы).

На практике невозможно реализовать идеальную амплитудно-частотную характеристику фильтра, поскольку требуется сформировать очень узкую переходную область. Следовательно, основная проблема при конструировании фильтра заключается в приближении реализованной реальной характеристики с заданной степенью точности к идеальной.

1. Анализ технического задания

Фильтры – это частотно-избирательные устройства, которые пропускают или задерживают сигналы, лежащие в определенных полосах частот. До 60-х годов для реализации фильтров применялись, в основном, пассивные элементы, т.е. индуктивности, конденсаторы и резисторы. Основной проблемой при реализации таких фильтров оказывается размер катушек индуктивности (на низких частотах они становятся слишком громоздкими). С разработкой в 60-х годах интегральных операционных усилителей появилось новое направление проектирования активных фильтров на базе ОУ. В активных фильтрах применяются резисторы, конденсаторы и усилители (активные компоненты), но в них нет катушек индуктивности. В дальнейшем активные фильтры почти полностью заменили пассивные. Сейчас пассивные фильтры применяются только на высоких частотах (выше 1 МГц), за пределами частотного диапазона большинства ОУ широкого применения. Но даже во многих высокочастотных устройствах, например в радиопередатчиках и приемниках, традиционные пассивные RLC-фильтры заменяются кварцевыми фильтрами и фильтрами на поверхностных акустических волнах.

Сейчас во многих случаях аналоговые фильтры заменяются цифровыми. Работа цифровых фильтров обеспечивается, в основном, программными средствами, поэтому они оказываются значительно более гибкими в применении по сравнению с аналоговыми. С помощью цифровых фильтров можно реализовать такие передаточные функции, которые очень трудно получить обычными методами. Тем не менее, цифровые фильтры пока не могут заменить аналоговые во всех ситуациях, поэтому сохраняется потребность в наиболее популярных аналоговых фильтрах — активных RС-фильтрах.

Фильтры можно классифицировать по их частотным характеристикам, что в условном виде показано на рис. 1.1. На этом рисунке изображены характеристики фильтра нижних частот (ФНЧ), фильтра верхних частот (ФВЧ), полосового фильтра (ПФ), полосно-подавляющего фильтра (ППФ) и фильтра – “пробки” (режекторного фильтра – РФ). Характеристика фазового фильтра (ФФ) на рисунке не показана, т.к. его коэффициент передачи не изменяется с частотой. Основная функция любого фильтра заключается в том, чтобы ослабить сигналы, лежащие в определенных полосах частот, внести в них различные фазовые сдвиги или ввести временную задержку между входным и выходным сигналами.

С помощью активных RС-фильтров нельзя получить идеальные формы частотных характеристик в виде показанных на рис. 1.1 прямоугольников со строго постоянным коэффициентом передачи в полосе пропускания, бесконечным ослаблением в полосе подавления и бесконечной крутизной спада при переходе от полосы пропускания к полосе подавления. Проектирование активного фильтра всегда представляет собой поиск компромисса между идеальной формой характеристики и сложностью ее реализации. Это называется “проблемой аппроксимации”. Во многих случаях требования к качеству фильтрации позволяют обойтись простейшимифильтрами первого или второго порядков. Проектирование фильтра в этом случае сводится к выбору схемы с наиболее подходящей конфигурацией и последующему расчету значений номиналов элементов для конкретных частот.

Однако бывают ситуации, когда требования к фильтрации сигнала могут оказаться гораздо более жесткими, и могут потребоваться схемы фильтров с характеристиками более высоких порядков, чем первый или второй.

Рисунок 1.1- Основные типы фильтров.

Реальные характеристики фильтров, а именно нижних частот, верхних частот и полосового фильтра, – показаны на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – АЧХ фильтров.

На этих рисунках сплошными линиями изображены идеальные характеристики фильтров. Пунктирные линии показывают отклонение реальных характеристик от идеальных.Основными параметрами фильтров нижних и верхних частот являются частота среза f₀, коэффициент передачи в полосе пропускания К_о, наклон АЧХ в полосе ограничения п и неравномерность АЧХ в полосе пропускания. Дляполосовых фильтров по аналогии с избирательными усилителями вводят понятие добротности Q и усиления К_о на частоте f₀.

2. Синтез схемы и расчет элементов фильтра

2.1 Исходные данные и требования для проектирования фильтра

2.2 Разработка функциональной схемы

На рис. 2.1 приведена структурная схема фильтра с многопетлевой обратной связью. Каждый пассивный двухполюсный элемент в этой схеме может быть либо резистором, либо конденсатором.

Рисунок 2.1 – структурная схема фильтра

Передаточная функция для данной схемы имеет вид

Для того чтобы схема на рис. 2.1 выделяла полосу частот, передаточную функцию (2.1) необходимо привести к передаточной функции, соответствующей полосовому звену второго порядка:

где ω_о = 2лf₀, H =α·К₀.

Сравнивая выражения (2.1) и (2.2), нетрудно заметить, что, для того чтобы числитель не был функцией р, в качестве У₁ и У₄ должны использоваться резистивные проводимости; для того чтобы получить член с р² в знаменателе, в качестве У₃ и У₅ должны использоваться емкостные проводимости; для того чтобы получить в знаменателе член, независимый от р, в качестве У₂ должна использоваться резистивная проводимость.

Итак, однозначно определяются пассивные элементы схемы на рис. 2.1:

Y₁=1/R₁, Y₂= pC₁, Y₃=1/R₂, Y₄= pC₂, Y₅=1/R₃.

Схема полученного полосового фильтра приведена на рис. 2.2.

Рисунок 2.2 – Схема полосового фильтра

Передаточная функция имеет вид

Сравнивая последнее выражение с (2.2), получаем соотношения, необходимые для расчета фильтра:

В том случае, если

Кварцевые полосовые фильтры, часть 2

Кварцевые полосовые фильтры, изготовленные нами в прошлый раз, проявили себя не лучшим образом в супергетеродинном приемнике. Суть проблемы, напомню, заключалось в недостаточно крутой АЧХ фильтров. Для приемника это не является такой уж большой проблемой. Но если вы планируете доработать приемник до SSB-трансивера, то кварцевые фильтры однозначно подлежат замене. Спрашивается, существует ли сравнительно простой способ сделать фильтры с более крутой АЧХ?

Статья 9 MHz Filters Built With Inexpensive Crystals [PDF] за авторством известного радиолюбителя-конструктора Wes Hayward, W7ZOI, утверждает, что такой способ есть. В статье предлагается зафиксировать выбор ПЧ на 9 МГц. Если мы согласны на это ограничение, то получаем несколько предварительно рассчитанных и протестированных схем фильтров для телеграфа и SSB.

Было решено приобрести 25 кварцев на 9 МГц и опробовать несколько схем из статьи. Использовались кварцы в корпусе HC-49U под брендом «STRONG». В знакомых онлайн-магазинах были только такие кварцы на 9 МГц.

Кварцы были измерены и сгруппированы по Fo. Получилось две группы из 6-и похожих кварцев в каждой, и еще одна группа из 5-и кварцев. В самый раз, чтобы опробовать фильтр, называемый в статье «CW5» (фильтр из 5-и кварцев для CW) и два варианта «SSB6», с полосой 2000 Гц и 2500 Гц.

Усредненные параметры кварцев получились следующими:

C0 = 4 pF
Lm = 16.747 mH
Cm = 18.686 fF
Rm = 9.5 Ohm
Q = 99_650

Эти значения были использованы в LTspice для предварительной проверки схем. Симулятор сообщил, что предложенные схемы должны работать. Добротность меньше 100 000 говорит о том, что кварцы так себе. Но других не имелось, поэтому эксперимент был продолжен.

Фильтр «SSB6» с полосой 2500 Гц вышел таким:

Вот его схема:

Перед нами фильтр Чебышева с рябью в полосе пропускания 0.25 дБ. Он имеет входной и выходной импеданс около 200 Ом. Для согласования с 50 Ом использованы трансформаторы 1:4 на ферритовых кольцах FT37-43. Трансформаторы мотаются бифилярной обмоткой в 10 витков, а затем соединяются, как показано на схеме. Все конденсаторы NP0, емкость в пФ.

Фильтр с полосой 2000 Гц — такой же с точностью до номиналов конденсаторов:

Фильтры получились с первого раза:

У обоих фильтров АЧХ намного круче, чем у фильтра из трех кварцев, сделанного в прошлый раз. По уровню -40 дБ старый фильтр имел полосу 12 кГц, и к уровню -60 дБ шел крайне неспешно. Новый фильтр имеет полосу 4.4 кГц по уровню -40 дБ и 4.6 кГц по уровню -60 дБ. Это цифры для версии с полосой 2500 Гц.

Вносимые потери составили около 5 дБ. Многовато, но ожидаемо, учитывая добротность кварцев и их количество в фильтрах. Оба фильтра имеют в полосе пропускания КСВ 1.1-2.0, что говорит о хорошем согласовании импеданса. КСВ измерялся, как ранее было описано в статье Самодельный КСВ-мост и примеры его использования.

А вот фильтр «CW5» не получился. Точнее, он как бы заработал, но с вносимыми потерями аж 18 дБ. Были проверены как трансформаторы, так и номиналы всех конденсаторов. Были предприняты попытки поменять порядок кварцевых резонаторов и даже заменять их. Ошибок в схеме обнаружено не было и существенных улучшений добиться не удалось.

Тогда было решено переделать фильтр в более простой, «CW3»:

Схема фильтра:

Это фильтр Баттерворта с заявленной полосой 330 Гц. Фильтр имеет входной и выходной импеданс около 50 Ом, поэтому трансформаторы не используются. Фильтр заработал не сразу. Пришлось подобрать правильные кварцы и правильный их порядок, чтобы получить оптимальную форму АЧХ:

Крутизна АЧХ этого фильтра такая же, как у старого фильтра на ПЧ 12 МГц. Оба фильтра имеют полосу 2.3 кГц по уровню -40 дБ.

Вносимые потери оказались 9 дБ. Много, но с этим можно работать. Измеренный КСВ в полосе пропускания составил ≥ 1.7. Тоже не предел мечтаний. Но если добавить в фильтр пару трансформаторов, то потери на них наверняка превысят потери из-за плохого согласования. Поэтому фильтр было решено оставить, как есть.

SSB-фильтры тестировались в супергетеродинном приемнике, ПЧ которого была изменена с 12 МГц на 9 МГц. На слух заметны существенные улучшения по сравнению с предыдущими фильтрами. На более низкой ПЧ проще добиться высокого усиления и меньше проявляются различные паразитные эффекты. Это тоже следует учитывать.

В целом, фильтры из статьи удалось повторить и работают они нормально. Главное — это где-то найти добротные кварцы на 9 МГц.

Дополнение: В продолжение темы см часть 3 и часть 4.

Метки: Беспроводная связь, Любительское радио, Электроника.

Все про электронику

До сих пор в фильтрах, которые мы сконцентрировали, использовались либо конденсаторы, либо индукторы, но оба они одновременно. К настоящему времени мы должны знать, что комбинации L и C будут иметь тенденцию резонировать, и это свойство может быть использовано при проектировании полосовых фильтров и полосовых фильтров.

Цепи LC LC дают минимальный импеданс в резонансе, в то время как параллельные схемы LC («tank») обеспечивают максимальный импеданс на их резонансной частоте. Зная это, у нас есть две основные стратегии для проектирования фильтров полосы пропускания или полосы.

Для полосовых фильтров две основные резонансные стратегии: серия LC для передачи сигнала (рисунок ниже ),

Или параллельный LC (рисунок ниже ), чтобы закоротить сигнал. Эти две схемы будут противопоставляться и моделироваться здесь:

Серия резонансный LC полосовой фильтр.

Компоненты серии LC передают сигнал в резонансе и блокируют сигналы любых других частот от попадания на нагрузку. (Рисунок ниже )

 Серия резонансный полосовой фильтр
 V1 1 0 ac 1 sin 
 L1 1 2 1
 C1 2 3 1u       
 Rload 3 0 1k    
 . ac lin 20 50 250       
 .plot ac v (3)   
 .конец  

Серийный резонансный полосовой фильтр: пики напряжения на резонансной частоте 159,15 Гц.

Несколько замечаний: посмотрите, как практически отсутствует ослабление сигнала в «полосе пропускания» (диапазон частот вблизи пика напряжения нагрузки), в отличие от полосовых фильтров, выполненных только из конденсаторов или индукторов. Кроме того, поскольку этот фильтр работает по принципу резонанса серии LC, резонансная частота которого не зависит от сопротивления цепи, значение нагрузочного резистора не будет искажать пиковую частоту. Однако разные значения нагрузочного резистора изменят «крутизну» графика Боде («избирательность» фильтра).

В другом базовом стиле резонансных полосовых фильтров используется контур резервуара (параллельная комбинация LC) для коротких сигналов, слишком высоких или слишком низких по частоте от получения до нагрузки: (рисунок ниже )

Параллельный резонансный полосовой фильтр.

Контур резервуара будет иметь большое сопротивление в резонансе, позволяя сигналу доходить до нагрузки с минимальным затуханием. Тем не менее, при резонансной частоте ниже или выше, схема цистерны будет иметь низкий импеданс, замыкание сигнала и падение большей части его через последовательный резистор R ₁ . (Рисунок ниже )

 Параллельный резонансный полосовой фильтр            
 V1 1 0 ac 1 sin 
 R1 1 2 500      
 L1 2 0 100 м     
 C1 2 0 10u      
 Rload 2 0 1k    
 .ac lin 20 50 250       
 .plot ac v (2)   
 .конец 

Параллельный резонансный фильтр: напряжение достигает пика резонансной частоты 159,15 Гц.

Подобно низкочастотным и высокочастотным фильтрам, основанным на последовательном сопротивлении и параллельном компоненте «короткого замыкания» для ослабления нежелательных частот, этот резонансный контур никогда не может обеспечить полное входное (исходное) напряжение нагрузки. Это сопротивление серии всегда будет понижать некоторое количество напряжения, пока есть сопротивление нагрузки, подключенное к выходу фильтра.

Следует отметить, что эта схема полосовой фильтрации очень популярна в аналоговой радионастройке, для выбора конкретной радиочастоты из множества частот, доступных от антенны. В большинстве аналоговых схем радиомодуля вращающийся диск для выбора станции перемещает переменный конденсатор в контуре резервуара.

Переменный конденсатор настраивает схему приемника радиоприемника для выбора одной из многих станций вещания.

Переменный конденсатор и индуктор с воздушным сердечником, показанный на рисунке выше, фотографии простой радиостанции содержат основные элементы в фильтрах контура резервуара, используемые для различения сигнала одной радиостанции от другого.

Так же, как мы можем использовать последовательные и параллельные LC-резонансные схемы для пропускания только тех частот в определенном диапазоне, мы также можем использовать их для блокировки частот в определенном диапазоне, создавая фильтр полосы пропускания. Опять же, у нас есть две основные стратегии, которые следует придерживаться при этом, использовать либо серийный, либо параллельный резонанс. Во-первых, мы рассмотрим ряд серий: (рисунок ниже )

Серийный резонансный полосовой фильтр.

Когда комбинация серии LC достигает резонанса, ее очень низкий импеданс замыкает сигнал, опускает его через резистор R ₁ и препятствует его прохождению на нагрузку. (Рисунок ниже )

 Серия резонансный полосовой фильтр    
 V1 1 0 ac 1 sin 
 R1 1 2 500      
 L1 2 3 100 м     
 C1 3 0 10u      
 Rload 2 0 1k    
 .ac lin 20 70 230       
 .plot ac v (2)   
 .конец 

Серийный резонансный лентоопорный фильтр: частота режекции = резонансная частота LC (159,15 Гц).

Затем мы рассмотрим параллельный резонансный ленточный фильтр: (рисунок ниже )

Параллельный резонансный полосовой фильтр.

Параллельные компоненты LC представляют собой высокий импеданс на резонансной частоте, тем самым блокируя сигнал от нагрузки на этой частоте. И наоборот, он передает сигналы нагрузке на любых других частотах. (Рисунок ниже )

 Параллельный резонансный полосовой фильтр  
 V1 1 0 ac 1 sin 
 L1 1 2 100 м     
 C1 1 2 10u      
 Rload 2 0 1k    
 .ac lin 20 100 200      
 .plot ac v (2)   
 .конец 

Параллельный резонансный зонный фильтр: частота режекторного резонатора = резонансная частота LC (159,15 Гц).

Еще раз обратите внимание на то, как отсутствие последовательного резистора делает минимальное затухание для всех желаемых (прошедших) сигналов. С другой стороны, амплитуда на частоте выреза очень низка. Другими словами, это очень «избирательный» фильтр.

Во всех этих конструкциях резонансных фильтров селективность сильно зависит от «чистоты» используемой индуктивности и емкости. Если есть какое-либо отклоняющееся сопротивление (особенно вероятно, в индукторе), это уменьшит способность фильтра точно различать частоты, а также введет антирезонансные эффекты, которые будут искажать частоту пика / метки.

Слово предостережения для тех, кто проектирует фильтры нижних частот и верхних частот, находится в порядке на этом этапе. После оценки стандартных моделей фильтров нижних и верхних фильтров RC и LR ученику может показаться, что лучше, более эффективная конструкция фильтра нижних частот или верхних частот может быть реализована путем объединения емкостных и индуктивных элементов вместе, как Рисунок ниже .

Емкостный индуктивный фильтр нижних частот.

Индукторы должны блокировать любые высокие частоты, в то время как конденсатор должен также замыкаться на любых высоких частотах, одновременно работая вместе, чтобы сигналы низкой частоты могли достигнуть нагрузки.

Сначала это кажется хорошей стратегией и устраняет необходимость в последовательном сопротивлении. Тем не менее, более проницательный ученик поймет, что любая комбинация конденсаторов и индукторов вместе в цепи, вероятно, вызовет резонансные эффекты на определенной частоте. Резонанс, как мы видели ранее, может вызвать странные вещи. Давайте построим анализ SPICE и посмотрим, что происходит в широком диапазоне частот: (рисунок ниже )

 Lc фильтр нижних частот  
 V1 1 0 ac 1 sin 
 L1 1 2 100 м     
 C1 2 0 1u       
 L2 2 3 100 м     
 Rload 3 0 1k    
 .ac lin 20 100 1k       
 .plot ac v (3)   
 .конец

Неожиданный ответ фильтра нижних частот LC.

То, что должно было быть фильтром нижних частот, оказалось полосовым фильтром с пиком где-то около 526 Гц! Емкость и индуктивность в этой схеме фильтра достигают резонанса в этой точке, создавая большое падение напряжения вокруг C ₁ , которое видно на нагрузке, независимо от ослабляющего влияния L ₂ . Выходное напряжение на нагрузку в этой точке фактически превышает входное (исходное) напряжение! Немного больше отражений показывает, что если L ₁ и C ₂ находятся в резонансе, они нанесут очень тяжелую (очень низкий импеданс) нагрузку на источник переменного тока, что тоже может быть не очень хорошим. Мы снова запустим тот же анализ, только на этот раз построим напряжение на C ₁ , vm (2) на рисунке ниже , а ток источника I (v1) вместе с напряжением нагрузки vm (3):

Текущие события при нежелательном резонансе низкочастотного фильтра LC.

Разумеется, мы видим напряжение на C ₁ и ток источника, поднимающийся до высокой точки на той же частоте, где напряжение нагрузки является максимальным. Если бы мы ожидали, что этот фильтр обеспечит простую функцию низких частот, мы можем быть разочарованы результатами.

Проблема заключается в том, что LC-фильтр имеет входной импеданс и выходной импеданс, которые должны быть согласованы. Импеданс источника напряжения должен соответствовать входному импедансу фильтра, а выходной импеданс фильтра должен соответствовать «rload» для плоского отклика. Входной и выходной импеданс задается квадратным корнем (L / C).

         Z = (L / C) 1/2
 

Принимая значения компонентов из (рис. Ниже ), мы можем найти полное сопротивление фильтра и требуемую _{нагрузку} R _g и R для его соответствия.

         Для L = 100 мГн, C = 1 мкФ 
         Z = (L / C) 1/2 = ((100 мГн) / (1 мкФ)) 1/2 = 316 Ом 

На рисунке ниже мы добавили R _g = 316 Ω к генератору и изменили нагрузку нагрузки R с 1000 до 316 Ом. Обратите внимание, что если нам нужно было управлять нагрузкой 1000 Ом, коэффициент L / C можно было бы скорректировать в соответствии с этим сопротивлением.

Схема источника и нагрузочного фильтра LC нижних частот.

 Совместимый с LC фильтр нижних частот  
 V1 1 0 ac 1 SIN
 Rg 1 4 316
 L1 4 2 100 м
 C1 2 0 1,0u
 L2 2 3 100 м
 Rload 3 0 316
 .ac lin 20 100 1k       
 .plot ac v (3)   
 .конец 

На рисунке ниже показан «плоский» отклик фильтра нижних частот LC, когда импеданс источника и нагрузки соответствует входным и выходным импедансам фильтра.

Ответ полного сопротивления LC-фильтра нижнего фильтра почти плоский до частоты отсечки.

Точка, которую следует выполнить при сравнении ответа несогласованного фильтра (рис. Выше ) с согласованным фильтром (рис. Выше ), заключается в том, что переменная нагрузка на фильтр вызывает значительное изменение напряжения. Это свойство напрямую применимо к источникам питания с фильтром LC – регулирование плохое. Напряжение питания изменяется с изменением нагрузки. Это нежелательно.

Это плохое регулирование нагрузки может быть смягчено качающимся дросселем . Это дроссель , индуктор, предназначенный для насыщения, когда через него проходит большой ток постоянного тока. Под насыщением мы подразумеваем, что постоянный ток создает «слишком высокий» уровень магнитного потока в магнитном сердечнике, так что переменная составляющая тока не может изменять поток. Поскольку индукция пропорциональна dΦ / dt, индуктивность уменьшается на большой ток постоянного тока. Уменьшение индуктивности уменьшает реактивность X _L. Уменьшение реактивного сопротивления снижает падение напряжения на индукторе; Таким образом, увеличивая напряжение на выходе фильтра. Это улучшает регулирование напряжения по отношению к переменным нагрузкам.

Несмотря на непреднамеренный резонанс, фильтры нижних частот, состоящие из конденсаторов и катушек индуктивности, часто используются в качестве конечных ступеней в источниках питания переменного / постоянного тока для фильтрации нежелательного переменного напряжения «пульсации» из постоянного тока, преобразованного из переменного тока. Почему это, если этот конкретный дизайн фильтра имеет потенциально неприятную резонансную точку?

Ответ заключается в выборе размеров компонентов фильтра и частот, встречающихся в преобразователе AC / DC (выпрямитель). То, что мы пытаемся сделать в источнике питания переменного / постоянного тока, является отдельным напряжением постоянного тока от небольшого количества относительно высокочастотного переменного напряжения. Индукторы и конденсаторы фильтра, как правило, довольно велики (типичны для нескольких генераторов Henry для индукторов и для тысяч мкФ для конденсаторов), что делает резонансную частоту фильтра очень и очень низкой. DC, конечно, имеет «частоту» нуля, поэтому он не может сделать резонансную схему LC. С другой стороны, напряжение пульсации представляет собой несинусоидальное переменное напряжение, состоящее из основной частоты, по меньшей мере, вдвое превышающей частоту преобразованного переменного напряжения, причем гармоники многократно увеличиваются. Для источников питания с подключением к сети, работающих от 60 Гц переменного тока (60 Гц в США, 50 Гц в Европе), самая низкая частота, которая будет когда-либо наблюдаться, составляет 120 Гц (100 Гц в Европе), что значительно выше Его резонансная точка. Поэтому полностью избежать потенциально затруднительной резонансной точки в таком фильтре.

Следующий анализ SPICE вычисляет выходной сигнал напряжения (AC и DC) для такого фильтра с источниками напряжения постоянного тока и переменного тока (120 Гц), которые обеспечивают приблизительное приближение выходного сигнала смешанной частоты преобразователя AC / DC.

Фильтр питания AC / DC обеспечивает бесперебойную мощность постоянного тока.

 Фильтр питания переменного / постоянного тока  
 V1 1 0 ac 1 sin 
 V2 2 1 dc       
 L1 2 3 3
 C1 3 0 9500u    
 L2 3 4 2
 Rload 4 0 1k    
 .dc v2 12 12 1  
 .ac lin 1 120 120       
 .print dc v (4)  
 .print ac v (4)  
 .конец

 V2 v (4)            
 1.200E + 01 1.200E + 01 Напряжение постоянного тока при нагрузке = 12 вольт
 
 Freq v (4)            
 1.200E + 02 3.412E-05 Напряжение переменного тока при нагрузке = 34,12 микровольт

При полном напряжении 12 В постоянного тока при нагрузке и только 34,12 мкВ переменного тока, оставшегося от 1-вольтового источника переменного тока, наложенного на нагрузку, эта схема обеспечивает себя очень эффективным фильтром питания.

Урок, изученный здесь о резонансных эффектах, также относится к разработке фильтров высоких частот с использованием как конденсаторов, так и индукторов. Пока требуемые и нежелательные частоты хорошо подходят по обе стороны от резонансной точки, фильтр будет работать нормально. Но если к входу фильтра применяется какой-либо сигнал значительной величины, близкий к резонансной частоте, странные вещи произойдут!

• ОБЗОР:
• Резонансные комбинации емкостей и индуктивности могут быть использованы для создания очень эффективных полосовых и полосовых фильтров без необходимости дополнительного сопротивления в цепи, которая уменьшала бы прохождение требуемых частот.

Активные фильтры – CoderLessons.com

Фильтры — это электронные схемы, которые допускают определенные частотные компоненты и / или отклоняют некоторые другие. Возможно, вы столкнулись с фильтрами в учебнике по теории сетей. Они являются пассивными и представляют собой электрические цепи или сети, которые состоят из пассивных элементов, таких как резистор, конденсатор и (или) индуктор.

В этой главе подробно рассматриваются активные фильтры .

Типы активных фильтров

Активные фильтры — это электронные схемы, которые состоят из активного элемента, такого как операционный усилитель (и), наряду с пассивными элементами, такими как резистор (ы) и конденсатор (ы).

Активные фильтры в основном подразделяются на следующие четыре типа на основе полосы частот, которые они разрешают и / или отклоняют —

• Активный фильтр нижних частот
• Активный фильтр высоких частот
• Активный полосовой фильтр
• Активный полосовой стоп-фильтр

Активный фильтр нижних частот

Если активный фильтр допускает (пропускает) только низкочастотные компоненты и отклоняет (блокирует) все другие высокочастотные компоненты, то он называется активным фильтром нижних частот .

Принципиальная схема активного фильтра нижних частот показана на следующем рисунке —

Мы знаем, что электрическая сеть, которая подключена к неинвертирующему выводу операционного усилителя, является пассивным фильтром нижних частот . Таким образом, вход неинвертирующего терминала операционного усилителя является выходом пассивного фильтра нижних частот.

Обратите внимание, что вышеуказанная схема напоминает неинвертирующий усилитель . Он имеет выход пассивного фильтра нижних частот в качестве входа на неинвертирующий вывод операционного усилителя. Следовательно, он производит вывод, который в  left(1+ fracRfR1 right) умножен на вход, присутствующий на неинвертирующей клемме.

Мы можем выбрать значения Rf и R1, чтобы получить желаемое усиление на выходе. Предположим, если мы рассмотрим значения сопротивления Rf и R1 как ноль и бесконечность, то вышеупомянутая схема выдаст выходной сигнал фильтра нижних частот с единичным усилением .

Активный фильтр высоких частот

Если активный фильтр разрешает (пропускает) только высокочастотные компоненты и отклоняет (блокирует) все остальные низкочастотные компоненты, то он называется активным высокочастотным фильтром .

Принципиальная схема активного фильтра верхних частот показана на следующем рисунке —

Мы знаем, что электрическая сеть, которая подключена к неинвертирующему выводу операционного усилителя, является пассивным фильтром верхних частот . Таким образом, вход неинвертирующего терминала операционного усилителя является выходом пассивного фильтра верхних частот.

Теперь вышеприведенная схема напоминает неинвертирующий усилитель . Он имеет выход пассивного фильтра верхних частот в качестве входа на неинвертирующий вывод операционного усилителя. Следовательно, он производит вывод, который в  left(1+ fracRfR1 right) умножен на вход, представленный на его неинвертирующей клемме.

Мы можем выбрать значения Rf и R1 соответствующим образом, чтобы получить желаемое усиление на выходе. Предположим, если мы рассмотрим значения сопротивления Rf и R1 как ноль и бесконечность, то вышеупомянутая схема выдаст выходной сигнал фильтра верхних частот с единичным усилением .

Активный полосовой фильтр

Если активный фильтр допускает (пропускает) только одну полосу частот, то он называется активным полосовым фильтром . В общем, эта полоса частот лежит между диапазоном низких частот и диапазоном высоких частот. Таким образом, активный полосовой фильтр отклоняет (блокирует) как низкочастотные, так и высокочастотные компоненты.

Принципиальная схема активного полосового фильтра показана на следующем рисунке.

Обратите внимание, что на принципиальной схеме активного полосового фильтра есть две части : первая часть — активный фильтр верхних частот, а вторая часть — активный фильтр нижних частот.

Выходной сигнал активного фильтра верхних частот применяется как входной сигнал активного фильтра нижних частот. Это означает, что как активный фильтр верхних частот, так и активный фильтр нижних частот каскадируются , чтобы получить выходные данные таким образом, чтобы он содержал только конкретный диапазон частот.

Активный фильтр верхних частот , который присутствует на первом этапе, допускает частоты, которые превышают нижнюю частоту среза активного полосового фильтра. Таким образом, мы должны выбрать значения RB и CB соответственно, чтобы получить желаемую более низкую частоту среза активного полосового фильтра.

Точно так же активный фильтр нижних частот , который присутствует на втором этапе, допускает частоты, которые меньше, чем более высокая частота среза активного полосового фильтра. Таким образом, мы должны выбрать значения RA и CA соответственно, чтобы получить желаемую более высокую частоту среза активного полосового фильтра.

Следовательно, схема на схеме, рассмотренной выше, будет выдавать активный полосовой фильтр на выходе.

Активный полосовой стоп-фильтр

Если активный фильтр отклоняет (блокирует) определенную полосу частот, то он называется активным полосовым фильтром . В общем, эта полоса частот лежит между диапазоном низких частот и диапазоном высоких частот. Таким образом, фильтр запрета активной полосы позволяет (пропускает) как низкочастотные, так и высокочастотные компоненты

Блок-схема активного фильтра остановки полосы показана на следующем рисунке —

Заметьте, что блок-схема активного полосового фильтра на первом этапе состоит из двух блоков: активного фильтра нижних частот и активного фильтра верхних частот. Выходы этих двух блоков применяются в качестве входов для блока, который присутствует на втором этапе. Таким образом, суммирующий усилитель создает выход, который является усиленной версией суммы выходов активного фильтра нижних частот и активного фильтра верхних частот.

Следовательно, выходные данные вышеуказанной блок-схемы будут выходными сигналами остановки активной полосы , когда мы выбираем частоту среза фильтра низких частот меньше частоты среза фильтра высоких частот.

Принципиальная электрическая схема фильтра запрета активной полосы показана на следующем рисунке —

Мы уже видели принципиальные схемы активного фильтра нижних частот, активного фильтра верхних частот и суммирующего усилителя. Заметьте, что мы получили приведенную выше принципиальную схему фильтра запрета активной полосы, заменив блоки соответствующими схемами в блок-схеме фильтра остановки активной полосы.

Диапазонные полосовые фильтры. Схема ДПФ для трансиверов и радиопрёмников.

А на кой шайтан-узбек сдались нам эти ДПФы?

Возьмём, к примеру, Дегенов, Туксанов и прочих апологетов традиционной китайской цивилизации.
Молодцы ведь – пашут, и не жужжат. Простенько и со вкусом – без всяких там излишеств!
Две водки, три пива, селёдка и цельная буханка хлеба – скромный спартанский менталитет, воплощённый в схемотехнике и конструктиве.

Так вот. Пашут – и молодцы!
И должны пахать всеми корпусами на полную глубину, оправдывая высокое звание супергетеродинов с двойным преобразованием частоты и высокой первой промежуточной частотой.
А чтобы вспашка была качественной, нужно следить, чтобы амплитуда сигнала, поступающего на антенный вход электроплуга, не превышала уровня, отведённого ей динамическим диапазоном.

Динамический диапазон подобных радиоприёмников ограничен цифрой 80дБ, а это значит, что при чувствительности приёмника 1мкВ, максимальная амплитуда входного сигнала, перевариваемая агрегатом, составит величину 1мкВ x 10000 = 10мВ. Подадите больше, начнёт пожужживать. Ещё больше – услышите кашу из интермодуляционных шумов и продуктов искажений.

И не знать бы всего этого геморроя, если бы закон диалектического развития (мать его) не отвернул бы нас от комнатной магнитной рамки в сторону полноразмерной антенны, или, хотя бы, просто длинного куска провода, согласованного с 50-омным входом приёмника.

А тут? Какие там 10мВ, особенно в условиях города?
Широчайший спектр сигналов, начиная от 50-герцовых сетевых наводок, кончая мощными УКВ ЧМ-станциями, наведут на длинную антенну совокупную ЭДС, исчисляемую десятками, а то и сотнями милливольт.

Вот, собственно говоря, для того, чтобы очистить, поступающие на вход приёмника сигналы от всякой внеполосной дряни и уменьшить их совокупную амплитуду до приемлемого уровня, не прибегая к помощи аттенюатора, и служат диапазонные фильтры.

Всё вышесказанное относится и к простым приёмникам прямого преобразования с диодными, либо интегральными смесителями.

Несколько другая история связана с SDR-ами и ППП со смесителями на быстродействующих ключевых элементах. Здесь параметр реально достижимого динамического диапазона составляет величину 110-115 дБ, и на первый план выходит функция полосовых фильтров по подавлению паразитных каналов приёма на нечётных гармониках. И функция эта настолько важна, что можно уверенно заявить – без полосовых фильтров приёмник прямого преобразования нормально работать не будет.

Описывать многообразие различных схемотехнических решений диапазонных фильтров в рамках данной статьи я не вижу особого смысла, поэтому сразу приведу схему ПФ, являющуюся основным, базовым вариантом современных радиоприёмных конструкций высокого класса.

Рис.1

Подробно эти фильтры 3-7 порядков мы рассматривали на странице  ссылка на страницу.
Там же можно произвести онлайн расчёт этих фильтров для любых частот и характеристических сопротивлений.

К преимуществам данных фильтров можно отнести минимальные потери и максимально плоскую АЧХ в полосе пропускания.
Крутизна спада АЧХ вне полосы пропускания составляет величину 43 дБ/октаву.
Причём, характеристики подобных фильтров не так сильно зависят от точности подбора номиналов конденсаторов и катушек индуктивности, как от строгого соблюдения рассчитанных параметров входного и выходного сопротивлений.

В качестве входного у нас выступает сопротивление приёмной антенны, согласованное с волновым сопротивлением коаксиального кабеля.

А теперь давайте прикинем – в каких хуторах и селениях нам искать следы антенны с постоянным и неизменным 50-омным сопротивлением во всём непрерывном КВ диапазоне?
Ни в каких! Запаришься искать такую антенну, если только она не снабжена активным согласующим устройством.

Чтобы не ограничивать сферу применения наших полосовых диапазонных фильтров исключительно активными антеннами, подобное согласующее устройство придётся предусмотреть в составе схемы ДПФ.
Причём на первый план здесь выходит ключевая задача – превысить параметры, определяющие динамический диапазон приёмника. Зададимся цифрой этого параметра – не менее 120 дБ.

В результате получилась следующая схема.

А подробно обсудим её – на следующей странице.

Теория и эксперимент

Кошмаром каждого разработчика аналоговых устройств было бы столкнуться с шумом в своей схеме. Когда дело доходит до переключающих цепей, аудиоусилителей или цепей частотных сигналов, существует очень высокая вероятность того, что на схему будут воздействовать шумовые сигналы. Из множества способов удаления шума из схемы наиболее часто применяемым является схема фильтра . Как следует из названия, эта схема будет отфильтровывать нежелательные сигналы (шум) из реального сигнала.Существует много типов схем фильтра, но наиболее часто используемым и эффективным является полосовой фильтр , который можно легко сконструировать с использованием пары резистора и конденсаторов. Итак, в этом руководстве мы узнаем об этом полосовом фильтре, теории, лежащей в основе его, и о том, как его можно использовать в практических схемах.

Схема / устройство полосового фильтра используется для того, чтобы пропускал через него только заранее определенный набор частот.Он будет фильтровать всю частоту, которая ниже установленного значения и выше установленного значения. Это комбинация фильтра высоких частот и фильтра низких частот. Фильтр, который допускает только частоты, которые выше, чем он, называется фильтром верхних частот , а фильтр, который разрешает только частоты ниже, чем он, называется фильтром нижних частот . Полосовой фильтр может быть получен путем каскадного соединения фильтров верхних и нижних частот. Он имеет огромное применение в схемах аудиоусилителей и беспроводных трансиверах, где динамик должен воспроизводить только желаемый набор частот и игнорировать остальные.

Есть два типа полосовых фильтров. Если в схеме используется какой-либо внешний источник питания (активные устройства), например, транзисторы и т. Д., Тогда схема называется Активный полосовой фильтр , и если в схеме нет никаких активных компонентов и она состоит только из пассивных компонентов, таких как резистор, конденсатор и т. Д. индуктор, тогда схема называется Пассивный полосовой фильтр . В этой статье мы поговорим подробнее о пассивном полосовом фильтре. Помимо этой классификации, в этой статье будут кратко описаны другие аспекты, по которым можно классифицировать фильтр.

  fc  ВЫСОКАЯ  = 1/2   π * R1 * C1  

  fc  LOW  = 1/2   π * R2 * C2  

  Пропускная способность = fc  HIGH-  fc  LOW   

  Резонансная частота (Fr) =   √ (f - низкий * f - высокий)  

fc  ВЫСОКИЙ  = 1 / 2π * R1 * C1
= 1 / (2 * 3.-12)
= 7280 Гц 

Определение полосового фильтра – это схема, которая позволяет сигналам проходить между двумя конкретными частотами, хотя и разделяет эти сигналы на других частотах.Эти фильтры доступны в разных типах; часть конструкции полосового фильтра BPF- может быть выполнена с внешним источником питания, а также с активными компонентами, такими как интегральные схемы, транзисторы, которые называются активными полосовыми фильтрами . Точно так же в некоторых фильтрах используются источники питания любого типа, а также пассивные компоненты, такие как конденсаторы и катушки индуктивности, которые называются пассивными полосовыми фильтрами.

Эти фильтры применимы как в беспроводных передатчиках, так и в приемниках.В передатчике BPF может использоваться для ограничения полосы пропускания выходного сигнала до минимально необходимого уровня и передачи данных с предпочтительной скоростью и формой. Точно так же в приемнике этот фильтр позволяет декодировать сигналы в предпочтительном частотном диапазоне, избегая сигналов на ненужных частотах. Отношение сигнал / шум (S / N) приемника можно оптимизировать с помощью BPF.

Цепь полосового фильтра

Лучшим примером схемы полосового фильтра является схема RLC, показанная ниже.Этот фильтр также может быть сконструирован путем объединения ФНЧ и ФВЧ. В BPF Bandpass иллюстрирует своего рода фильтр, иначе процедуру фильтрации. Ее следует отличать от полосы пропускания, которая относится к реальной части спектра, на который воздействуют. Идиллический полосовой фильтр не имеет усиления и затухания, поэтому это полностью ровная полоса пропускания. Это полностью ослабит каждую частоту за пределами полосы пропускания.

Известен по ряду практических схем. Полосовой фильтр с ± 20 дБ / декаду может быть сформирован с использованием двух секций, таких как низкочастотный фильтр 1-го порядка, а также могут быть исключены секции верхних частот. Точно так же полосовой фильтр с ± 40 дБ / декаду может быть сформирован путем последовательного соединения двух фильтров второго порядка, а именно фильтра нижних частот и фильтра верхних частот (HPF). Это означает, что порядок полосового фильтра (BPF) определяется порядком фильтров нижних и верхних частот.График полосового фильтра показан ниже.

Полосовой фильтр с ± 20 дБ / декаду может быть составлен из HPF 1-го порядка (фильтр верхних частот) . Частотная характеристика LPF (фильтр нижних частот) 1-го порядка показана на следующем рисунке.

Узкополосный фильтр

Обычно узкополосный фильтр использует несколько обратных связей. Этот полосовой фильтр использует операционный усилитель , как показано на следующей принципиальной схеме.К основным характеристикам этого фильтра можно отнести следующие.

Другое название этого фильтра – фильтр множественной обратной связи, поскольку он включает две полосы обратной связи

Операционный усилитель используется в инвертирующем режиме

Частотная характеристика этого фильтра показана на следующем рисунке.

Обычно проектирование этого фильтра может быть выполнено для точных значений центральной частоты (fc) и полосы пропускания или центральной частоты и полосы пропускания.Компоненты этой схемы могут быть определены следующими соотношениями. Каждый из конденсаторов C1 и C2 можно отнести к C для упрощения расчетов конструкции.

R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc C (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ fc C

Из приведенных выше уравнений на средней частоте Af обозначает усиление, поэтому Af = R3 / 2R1

Но Af должен удовлетворять этому утверждению Af <2Q2

‘fc (центральная частота) множественных фильтров обратной связи может быть изменен в сторону новой частоты fc без изменения полосы пропускания или усиления.Этого можно достичь, просто изменив R2 на R2 ’, чтобы

R2 ’= R2 * ( fc / fc ) 2

Калькулятор полосового фильтра

Следующая схема представляет собой схему пассивного полосового фильтра. Используя эту схему, мы можем рассчитать пассивный полосовой фильтр. Формула для расчета пассивного полосового фильтра показана ниже.

Для частоты среза низких частот = 1 / 2∏R2C2

Для высокой частоты среза = 1 / 2∏R1C1

Аналогичным образом мы можем рассчитать для активного инвертирующего ОУ BPF и активного неинвертирующего ОУ BPF.

Применение полосового фильтра

Области применения полосовых фильтров включают следующее.

• Эти фильтры широко применяются в беспроводных передатчиках и приемниках.
• Этот фильтр можно использовать для оптимизации отношения сигнал / шум (сигнал / шум), а также для улучшения качества сигнала приемника.
• Основное назначение фильтра в передатчике – ограничить полосу пропускания выходного сигнала выбранной полосой для связи.
ПФ
• также широко используются в оптике, такой как лидары , лазеры и т. Д.
• Лучшее применение этого фильтра – обработка аудиосигнала там, где требуется определенный диапазон звуковых частот, но с удалением всего остального.
• Эти фильтры применимы в гидролокаторах, приборах, медицине и приложениях Сейсмология
• Эти фильтры включают систем связи для выбора конкретного сигнала из множества сигналов.

Таким образом, это все о теории полосовых фильтров , которая включает, принципиальную схему с рабочими, типы полосовых фильтров и их применения.Из приведенной выше информации, наконец, мы можем сделать вывод, что другие области применения этих фильтров включают в себя астрономию, эти фильтры пропускают только часть диапазона света в устройство. Эти фильтры могут помочь найти, где звезды лежат в основной серии, распознать красное смещение и т. Д. Вот вам вопрос, , что такое активный полосовой фильтр?

Что такое полосовой фильтр – как его спроектировать?

Что такое полосовой фильтр?

Полосовой фильтр – это электронная схема, которая используется для передачи частот в определенном частотном диапазоне, так что только определенная частота получается для дальнейшей обработки в схеме приложения.

В качестве альтернативы можно сказать, что «Полосовой фильтр ослабляет весь сигнал за пределами определенного частотного диапазона, позволяя принимать только определенные сигналы».

Допустимая частота, этот диапазон этой приемлемой частоты известен как полоса пропускания . Разница между более высокой разрешенной частотой и более низкой разрешенной частотой называется пропускной способностью фильтра.

Эта схема полезна для удаления нежелательных шумовых сигналов путем их блокировки.Полосовой фильтр имеет множество применений, начиная от аудиосхем и кончая радиочастотными схемами.

Обычно полосовые фильтры используются в передатчиках и приемниках, так что мы передаем сигналы данных в требуемое место назначения, не мешая другим сигналам. Поскольку вмешательство в другой сигнал может вызвать путаницу и перекрестные переговоры между передатчиком и приемником.

Важность:

• Фильтрация – один из наиболее часто используемых методов избавления от шума в цепи, помимо техники модуляции и других различных методов.
• Эти схемы являются оружием разработчика электронных схем , который использует их для устранения шума в схемах специальных радиочастотных приемников в устройствах связи.
• Этот тип фильтра можно легко использовать в аудиоусилителе для управления громкоговорителями.
• Здесь вы можете управлять тональностью выходной музыки / звука, управление тоном – это не что иное, как управление частотой прохода к выходному громкоговорителю.
  Позже мы кратко обсудим область применения полосового фильтра ниже в разделе приложений.

Работа полосового фильтра:

Мы уже обсуждали работу фильтра нижних частот.Аналогично работает полосовой фильтр, за исключением нескольких дополнительных схем.

Это комбинация фильтра нижних частот и фильтра верхних частот, поэтому формула для частоты среза, которую мы уже обсуждали {здесь}

Основная идея реализации полосового фильтра показана на рисунке:

• Идеальный полосовой фильтр Фильтр и практическая частотная характеристика полосового фильтра показаны на рисунке. Как вы видите, полосовой фильтр имеет бесконечное ослабление для заблокированных частот и нулевое ослабление для частот полосы пропускания.
• Но на практике это невозможно, практический полосовой фильтр предлагает ослабление от нуля от до на один дБ для пассивных фильтров, которое также зависит от типа фильтра, будь то RC-фильтр или LC-фильтр? и / или это пассивный фильтр или активный фильтр, о которых мы поговорим ниже.

Типы полосовых фильтров:

Ультрабазовая классификация – Аналоговый фильтр и Цифровой фильтр . Мы обсуждаем здесь аналоговый (проверьте, наконец, цифровой фильтр ниже).Также основными типами фильтров являются активных фильтров и пассивных фильтров .

Активные фильтры – это фильтры, которые требуют какого-либо внешнего источника питания (и активных компонентов, таких как транзисторы) для получения требуемого результата.

Напротив, вспомогательный фильтр
P не требует каких-либо активных компонентов для выполнения своей работы и поэтому предпочтительнее в недорогих схемах.

Теперь реальный полосовой фильтр классифицируется на два типа в зависимости от его полосы пропускания следующим образом:

1) Широкополосный фильтр.
2) Узкополосный фильтр / настроенный фильтр.