Filterkredsløb bortfiltrerer frekvenser i elektroniske kredsløb. Disse kredsløb bruger en kombination af modstande og kondensatorer som deres grundlæggende byggesten. Dette filterkredsløb er nødvendigt i strømforsyningsblokdiagrammet efter ensretterkredsløbet, fordi det ændrer en pulserende AC til DC og kun forsyner i en enkelt retning. Et filterkredsløb afbryder den tilgængelige AC-komponent i den ensrettede udgang og tillader DC-komponenten at nå frem til belastningen. Der er forskellige typer filtre tilgængelige, blandt dem båndpasfilter (BPF) er en af typerne. Dette filter tillader frekvenser i et specifikt frekvensområde og dæmper frekvenser, når det er uden for rækkevidde. Disse filtre findes i forskellige typer, men passiv BPF er en af typerne. Så denne artikel giver kort information om en passivt båndpasfilter , dets virkemåde og dets applikationer.
Hvad er et passivt båndpasfilter?
Kombinationen af både lavpasfilteret og højpasfilteret er kendt som det passive båndpasfilter. Denne type filter tillader et bestemt bånd af frekvenser og blokerer alle de resterende frekvenser. Dette er et elektrisk kredsløb, der kun bruger passive elementer som R, C & L. Så dette filter er lavet ved at kaskadekoble to filtre som LPF & HPF. Hovedanvendelsen af et passivt båndpasfilter er i en lydforstærker . Nogle gange i lydforstærkere kræver vi et bestemt frekvensområde, der ikke begynder fra 0 Hz og ikke en høj frekvens, selvom vi kræver et bestemt frekvensbånd, enten det er bredere eller snævert.
Passivt båndpasfilterkredsløbsdiagram
Det passive filter bruger kun passive komponenter såsom; modstande, induktorer & kondensatorer. Således kan det passive båndpasfilter også bruge passive komponenter, og det udnytter ikke operationsforstærker til forstærkning. Forstærkningsdelen svarende til et aktivt båndpasfilter er ikke til stede i et passivt båndpasfilter. Det passive båndpasfilterkredsløbsdiagram inkluderer også højpas- og lavpasfilterkredsløb. Så den første del af kredsløbet er til den passive HPF, mens den anden halvdel af kredsløbet er til den passive LPF.
Passivt båndpasfilterdesign
Det passive båndpasfilterdesign kan udføres ganske enkelt vha modstande & kondensatorer. Det passive båndpasfilterkredsløb behøver ingen strøm og bruges ikke til nogen aktiv forstærkning. Disse typer båndpasfiltre bruges ud over et aktivt kredsløb til at give forstærkning, men i sig selv giver de ingen forstærkning. Disse filtre er designet med en kombination af en HPF og en LPF.
De nødvendige komponenter til at lave dette kredsløb omfatter hovedsageligt; kondensatorer – 1nF & 1μF, modstande – 150Ω & 16KΩ. For at bygge dette kredsløb behøver dette kredsløb kun modstande og kondensatorer. For dette filterkredsløb varierer pasbåndet fra 1KHz til 10KHz for de valgte modstande og kondensatorværdier. Hvis vi ændrer disse frekvenser, skal modstands- og kondensatorværdierne ændres.
Dette kredsløb har to dele som højpasfilter og et lavpas filter . Den første del af dette kredsløb er sammensat af R1 & C1 for at danne HPS. Så dette filter tillader simpelthen alle frekvenser over det punkt, det primært er designet til at passere. Dette filterdesign danner simpelthen det nedre afskæringsfrekvenspunkt, men det nødvendige lavere afskæringsfrekvenspunkt i dette kredsløb er 1KHz. Så HPF tillader over 1KHz frekvenser.
Den lavere grænsefrekvens kan beregnes med følgende formel.
Den nedre grænsefrekvens = 1/2πR1C1.
Vi kender værdierne af modstand og kondensator som; R1 = 150Ω og C1 = 1μF, så substituer disse værdier i ovenstående ligning, og vi kan få;
Den nedre grænsefrekvens = 1/2π(150Ω)*(1μF) => 1061 Hz => 1KHz.
Dette filter tillader over 1KHz alle frekvenser og blokerer simpelthen alle frekvenser eller dæmper i høj grad alle frekvenser under 1KHz.
På samme måde er den anden del af dette kredsløb sammensat af modstand R2 og kondensator C2 for at danne LPF. Dette filter blokerer alle frekvenser under afskæringspunktet.
Her har vi brug for, at den højere afskæringsfrekvens er 10 KHz inden for dette filterkredsløb, så dette kredsløb tillader simpelthen at passere alle frekvenser under 10 KHz og blokerer alle frekvenser over 10 KHz-punktet.
Formlen til at beregne den højere cutoff frekvens er den samme til lavere cutoff frekvens, frekvens => 1/2π R2C2
Vi kender værdierne af modstand R2 og kondensator C2 som; R2 = 16KΩ & C2 = 1nF, så substituer disse to værdier i ovenstående ligning, så kan vi få;
Højere afskæringsfrekvens = 1/2π(16KΩ)*(1nF)= 9952Hz => 10KHz.
Således tillader HPF alle frekvenser over det nedre afskæringspunkt, mens LPF tillader alle frekvenser under den højere afskæringsfrekvens. Så dette vil skabe et båndpasfilter, hvor filteret har et pasbånd mellem de lavere og højere cutoff-frekvenser.
For at undgå belastningseffekten på LPF fra HPF, anbefales det, at R2-modstandsværdien skal være under 10 (eller) over R1-modstanden. I dette kredsløb gør vi R2 modstandsværdien 100 gange højere.
Arbejder
Dette kredsløb fungerer ved at tillade signaler med fuld styrke mellem lavpasfilteret og højpas filter frekvenser. Hvis lavpasfilteret (LPF) er designet til 2KHz frekvens, mens højpasfilteret (HPF) er designet til 200Hz frekvens, så genererer dette kredsløb udgangssignaler mellem 200Hz og 2KHz med næsten fuld styrke eller fuld styrke.
Når de genererede signaler er uden for dette område, vil frekvenserne blive dæmpet meget, således at deres amplituder er meget lave sammenlignet med amplituden af signalet inden for pasbåndet. Pasbåndet refererer til signalerne mellem højpas- og lavpasfiltrene, som passerer gennem fuld styrke.
Her er pasbåndet 200Hz til 2 KHz, så er den lave afskæringsfrekvens 200Hz og den høje afskæringsfrekvens er 2 KHz. I pasbåndet er disse to frekvenser de to punkter inden for pasbåndet, hvor der er et 3dB fald inden for amplituden. Så dette fald svarer til 0,707VPEAK.
I den følgende båndpasgraf er der peak amplitude (VPEAK). Her vil amplituden falde, når du får disse to frekvenser. Når først den opnår 0,707VPEAK, så er dette 3dB afskæringspunktet, der angiver halvdelen af den maksimale effekt. Efter 3dB afskæringspunkterne er der et stejlt fald i amplituden, således frekvenser uden for afskæringsfrekvenserne er stærkt dæmpede.
Her har vi to hovedfrekvenser; den lavere afskæringsfrekvens ved 1 KHz og den højere afskæringsfrekvens ved 10 KHz. Så centerfrekvensen er kendt som frekvensen mellem højere og lavere cutoff-frekvens, som måles ved at bruge formlen √(f1)(f2) => √ (1061)(9952) => 3249 Hz.
Udgangssignalet omkring denne frekvens har fuld styrke og har sin højeste spidsværdi. Når vi kommer tæt på denne frekvens, vil værdien dæmpe eller reducere inden for amplitude. Amplituden er 0,707VPEAK ved afskæringsfrekvenserne. For eksempel, hvis VPEAK måler 10V fra top til top ved afskæringsfrekvenserne, så er amplituden ca. 7V, fordi 10V * 0,707V => 7V.
Forstærkning af passivt båndpasfilter
Forstærkningen af det passive båndpasfilter er altid under inputsignalet, så udgangsforstærkningen er mindre end en. Udgangssignalet ved centerfrekvensen er inden for fase, selvom udgangssignalet under centerfrekvensen fører fasen med en +90° forskydning, og udgangssignalet over centerfrekvensen vil halte inden for fase med -90° faseskift. Når vi sørger for elektrisk isolering mellem de to filtre, kan vi opnå bedre filterydelse.
Ansøgninger
Det anvendelser af passive båndpasfiltre omfatte følgende.
- Det passive båndpasfilter bruges til at isolere eller bortfiltrere visse frekvenser, der ligger i et specifikt bånd (eller) frekvensområde.
- Disse filtre bruges i lydforstærkerkredsløb eller applikationer som; forforstærkerens tonekontroller (eller) højttalerfiltre.
- Disse gælder for sender- og modtagerkredsløb indenfor trådløs kommunikation medium.
Dette er således en oversigt over en passiv båndpasfilter, kredsløb , arbejde og deres applikationer. Dette filter er kombinationen af HPF og LPF, og det tillader et selektivt frekvensområde. Dette filterkredsløb tillader et bredt og snævert frekvensområde. Afskæringsfrekvensen for højere og lavere afhænger hovedsageligt af filterdesignet. Her er et spørgsmål til dig, hvad er BPF?
