Ebben a bejegyzésben megtanuljuk, hogyan tervezhetünk olyan audioszűrő áramköröket, mint például a felüláteresztő és az aluláteresztő szűrő áramkörök, könnyedén, anélkül, hogy át kellene mennünk a bonyolult szimuláció és számítások problémáin. A bemutatott tervek lehetővé teszik szűrőáramkörök létrehozását csak a kívánt meghatározott frekvenciasávokra, és blokkolják az összes többi nem kívánt frekvenciát.
Mi a magas áteresztő szűrő
Ahogy a neve is sugallja, egy felüláteresztő szűrő áramkört úgy terveztek, hogy az összes frekvenciát egy adott kiválasztott frekvencia alatt csillapítsa, és az összes frekvenciát átengedje vagy engedélyezze ezen küszöbérték felett. Az elv éppen ellentétes az aluláteresztő szűrő áramkörével.
A határértéktartomány általában viszonylag magasabb frekvenciatartományban van (kHz-ben),
A következő felüláteresztő szűrő válaszdiagram azt a hullámalak képet mutatja, amely azt jelzi, hogy a kiválasztott küszöbérték alatti összes frekvencia hogyan csökken vagy blokkolódik fokozatosan, ahogy a frekvencia csökken.
A következő két kép szabványos felüláteresztő szűrő áramkörként van konfigurálva, ahol az első kettős tápellátással működik, míg a második egy tápegységgel működik.
Mindkét fenti konfigurációban az opamp képezi a központi feldolgozó aktív komponenst, míg a hozzá tartozó ellenállásokat és az opamp bemeneti csapjain keresztül huzalozott kondenzátorokat bevezetik a felüláteresztő szűrő határértékének meghatározására, attól függően, hogy ezek értéke a passzív alkatrészeket a felhasználói specifikációk vagy követelmények szerint számolják.
Hogyan tervezhetünk testreszabott felüláteresztő szűrőt
Ahogy azt javasoltuk, a felüláteresztő szűrő áramkör gyors megtervezéséhez a következő képleteket és az azt követő lépéseket lehet felhasználni a megfelelő ellenállások és kondenzátorok kiszámításához.
Először válassza ki tetszőlegesen a C1 vagy C2 megfelelő értékét, mindkettő azonos lehet.
Ezután számítsa ki az R1 értéket a következő képlet segítségével:
R1 = 1 / √2 x π x C1 x Frekvencia
Itt a „frekvencia” kifejezés a kívánt felüláteresztő küszöbértékre utal, amely alatt más nem kívánt frekvenciákat fokozatosan kell csillapítani vagy figyelmen kívül hagyni.
Végül számítsa ki az R2-t a fentiekkel megegyező módon a következő egyenlet felhasználásával:
R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frekvencia
A felüláteresztő szűrő áramkör egyetlen tápváltozata látható egy másik Cout kondenzátor bevonásával, amely egyáltalán nem kritikus és megközelítőleg 100 vagy 1000-szer nagyobb lehet, mint C1.
A fenti megbeszélések azt mutatják be, hogy bárki egyszerűen kiszámíthatja és megtervezheti a felüláteresztő szűrő áramkört egy adott alkalmazáshoz, amely lehet egy magas hangú vezérlő áramkör, egy 10 sávos grafikus hangszínszabályzó vagy házimozi áramkör stb.
Hogyan működnek az aluláteresztő szűrők
Ahogy a neve is sugallja aluláteresztő szűrő áramkörök úgy vannak kialakítva, hogy a kívánt küszöbérték alatt vagy alatt egy előnyös frekvenciatartományt átengedjenek vagy végezzenek, és csillapítsák vagy fokozatosan blokkolják az ezen érték fölötti frekvenciákat.
Az ilyen szűrőáramkörök előállításához általában opampokat alkalmaznak, mivel az opampok rendkívül sokoldalú jellemzőik miatt a legalkalmasabbak ezekre az alkalmazásokra.
Grafikon, amely a frekvenciát és az erősítést mutatja
Az alábbi grafikon bemutatja az erősítés szempontjából jellemző aluláteresztő szűrő frekvencia-válaszát, világosan láthatjuk, hogy a válasz hogyan gyengül (fokozatosan csökken), amikor a frekvencia meghaladja az adott küszöbértéket.
A következő képek a szabványt ábrázolják opamp alapú aluláteresztő szűrő áramkörök . Az elsőt kettős tápellátással kell ellátni, a másodikat egyetlen tápfeszültséggel kell működtetni.
Testreszabott aluláteresztő szűrő áramkör tervezése
Az opamp nem invertáló (+) és invertáló (-) bemeneti nyílásaival konfigurált R1, R2 és C1, C2 komponensek alapvetően meghatározzák a szűrő határértékét, és ezeket a tervezés során optimálisan kell kiszámítani az áramkör.
Ezeknek a paramétereknek a kiszámításához és az aluláteresztő szűrő áramkör perceken belüli gyors megtervezéséhez a következő képleteket és az ismertetett lépéseket használhatjuk:
Először meg kell találnunk a C1-et, amelyet megtehetünk úgy, hogy tetszőlegesen kiválasztunk bármilyen értéket a kényelmünknek megfelelően.
Ezután kiszámíthatjuk a C2-et a következő képlettel:
C2 = C1 x 2
R1 és R2 azonos lehet, és a következő képlettel számolható:
R1 vagy R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frekvencia.
itt a „frekvencia” az a tartomány, ahol a határérték-átmenet várhatóan bekövetkezik, vagy a kívánt határérték-tartomány.
Az egyetlen táp aluláteresztő szűrőben feltüntetett Cin és Cout értékek nem kritikusak, és ezek bármi lehetnek a C1 értékének 100-1000-szeresei, vagyis ha a C1 értéket 0,1uF-nek választottuk, akkor ezek bárhol lehetnek 10uF és 100uF stb. Között A feszültségspecifikáció az alkalmazott tápfeszültség kétszerese lehet.
Az ellenállások mindegyike 1/4 wattos, 5% vagy 1%.
Ennyi! .... a fenti egyszerű technikával gyorsan megtervezhet egy viszonylag jó aluláteresztő szűrőt, és felhasználhatja azt olyan speciális alkalmazásokhoz, amelyek magukban foglalhatják a nagy mélyhangú zenei áramkört, egy aktív hangszóró kereszt a hálózaton vagy házimozi rendszer stb.
További információ: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing
Előző: 8 funkciós karácsonyi fényáramkör Következő: LM324 változó tápegység áramkör
