A szűrő meghatározható, mivel ez egyfajta áramkör, amelyet a jel minden nem kívánt frekvenciájának átalakítására, módosítására és egyéb módon elutasítására használnak. Az ideális RC szűrő a frekvenciától függően megosztja és lehetővé teszi a (szinuszos) bemeneti jelek továbbítását. Általában alacsony frekvenciájú (<100 kHz) applications, passive szűrők ellenállás és kondenzátor alkatrészek felhasználásával készülnek. Tehát a passzív RC szűrő . Hasonlóképpen, a nagyfrekvenciás (> 100 kHz) jelekhez passzív szűrőket lehet kialakítani ellenállás-induktor-kondenzátor alkatrészekkel. Tehát ezeket az áramköröket passzívnak nevezik RLC áramkörök . Ezeket a szűrőket úgy hívják, hogy a jel frekvenciatartománya alapján átengedik őket. Általában három szűrőtervet használnak, mint pl aluláteresztő szűrő, Magasáramú szűrő , és sávszűrő . Ez a cikk az aluláteresztő szűrő áttekintését tárgyalja.
Mi az aluláteresztő szűrő?
A az aluláteresztő szűrő meghatározása vagy az LPF egyfajta szűrő, amelyet alacsony frekvenciájú jelek továbbítására, valamint nagy frekvenciájú csillapítására használnak, mint egy előnyös cut-off frekvencia. A aluláteresztő szűrő frekvencia válasza főleg a Aluláteresztő szűrő kialakítása . Ezek a szűrők többféle formában léteznek, és egyenletesebb jelet adnak. A tervezők gyakran használják ezeket a szűrőket, mint az impedanciát és az egység sávszélességét használó prototípus szűrőt.
Az előnyben részesített szűrőt a mintából úgy szerezzük be, hogy kiegyensúlyozzuk az előnyben részesített impedanciát és a sávszélességet, és az előnyben részesített sávtípusra változik, például alacsony áteresztés (LPF), magas áteresztés (HPF) , band-pass (BPSF) vagy band-stop (BSF).
Első rendű aluláteresztő szűrő
Az elsőrendű LPF látható az ábrán. Mi ez az áramkör? Egyszerű integrátor. Ne feledje, hogy az integrátor az LPF-k alapvető építőköve.
Első rendű aluláteresztő szűrő
Feltételezni Z1 = 1 / 𝑗⍵𝐶1
V1 = Vi * 𝑍1 / 𝑅1 + 𝑍1 = Vi (1 / 𝑗⍵𝐶1) / 𝑅1 + (1 / 𝑗⍵𝐶1)
= Vi 1 / 𝑗𝜔𝐶1𝑅1 + 1
= Vi 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1
Itt s = j⍵
aluláteresztő szűrő átviteli funkció van
𝑉1 / 𝑉𝑖 = 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1
A kimenet fordítottan csökkenti (csillapítja) a frekvenciát. Ha a frekvencia megduplázódik, a kimenet a fele (-6 dB a frekvencia minden kétszeresére - 6 dB / oktáv). Ez egy elsőrendű LPF, és a roll-off -6 dB / oktáv.
Másodrendű aluláteresztő szűrő
A másodrendű aluláteresztő szűrő ábrán látható.
Másodrendű aluláteresztő szűrő
Feltételezni Z1 = 1 / 𝑗⍵𝐶1
V1 = Vi 𝑍1 / 𝑅1 + 𝑍1
Vi * (1 / 𝑗⍵𝐶1) / 𝑅1 + (1 / 𝑗⍵𝐶1)
Vi 1 / 𝑗𝜔𝐶1𝑅1 + 1
= Vi 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1
Itt s = j⍵
Aluláteresztő szűrő átviteli funkció
𝑉1 / 𝑉𝑖 = 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1
Feltételezni Z2 = 1 / 𝑗⍵𝐶1
V1 = Vi 𝑍2 / 𝑅2 + 𝑍2
Vi * (1 / 𝑗⍵𝐶2) / 𝑅2 + (1 / 𝑗⍵𝐶2)
Vi 1 / 𝑗𝜔𝐶2𝑅2 + 1
= Vi 1 / 𝑠𝐶2𝑅2 + 1
Vi (1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1) * (1 / 𝑠𝐶2𝑅2 + 1)
= 1 / (𝑠2𝑅1𝑅2𝐶1𝐶2 + 𝑠 (𝑅1𝐶1 + 𝑅2𝐶2) +1)
Ezért az átviteli függvény másodrendű egyenlet.
𝑉𝑜 / 𝑉𝑖 = 1 / (𝑠2𝑅1𝑅2𝐶1𝐶2 + 𝑠 (𝑅1𝐶1 + 𝑅2𝐶2) +1)
A kimenet fordítottan csökkenti (csillapítja) a frekvencia négyzetét. Ha a frekvencia megduplázza a kimenetet isc1 / 4. (- 12 dB a frekvencia minden duplájára, vagy - 12 dB oktávra). Ez egy másodrendű aluláteresztő szűrő, és a tekercs -12 dB / oktáv.
A aluláteresztő szűrő bode diagram alább látható. Általában az aluláteresztő szűrő frekvenciaátvitelét Bode-diagram segítségével jelölik, és ezt a szűrőt megkülönböztetik a cut-off frekvenciájával, valamint a frekvencia roll off sebességével
Aluláteresztő szűrő Op erősítő használatával
Op-Amps vagy műveleti erősítők szállítson nagyon hatékony aluláteresztő szűrőket induktorok használata nélkül. Az op-amp visszacsatolási hurkja beépíthető a szűrő alapelemeibe, így a nagy teljesítményű LPF-ek könnyen kialakíthatók a szükséges alkatrészek használatával, kivéve az induktorokat. A op-amp alkalmazások Az LPF-eket a áramforrás kimeneteire DAC (digitális-analóg átalakítók) az álnevek és egyéb alkalmazások kiküszöbölésére.
Először rendeljen aktív LPF áramkört az Op-Amp segítségével
A kördiagramm egyetlen pólusú vagy első rendű aktív aluláteresztő szűrő alább látható. Az áramkör aluláteresztő szűrő op-amp segítségével használ egy kondenzátor a visszacsatoló ellenálláson. Ennek az áramkörnek akkor van hatása, amikor a visszacsatolási szint növelése érdekében a frekvencia növekszik, majd a kondenzátor reaktív impedanciája csökken.
Első rendű aluláteresztő szűrő Op erősítő használatával
Ennek a szűrőnek a kiszámítását úgy végezhetjük el, hogy azon a frekvencián dolgozunk, amelynél a kondenzátor reaktanciája megegyezhet az ellenállás ellenállásával. Ez a következő képlet segítségével érhető el.
Xc = 1 / π f C
Ahol ’Xc’ a kapacitív reaktancia ohmban
A ’π’ a standard betű, ennek értéke 3.412
„F” a frekvencia (egység-Hz)
„C” a kapacitás (egységek-farádok)
Ezen áramkörök sávon belüli erősítése egyszerű módon kiszámítható a kondenzátor hatásának kiküszöbölésével.
Mivel az ilyen típusú áramkörök hasznosak az erősítésen belüli csökkentéshez a magas frekvenciákon, valamint 6 dB-es végső fordulatszámot kínálnak minden oktávra vonatkozóan, ami azt jelenti, hogy az o / p feszültség megoszlik a frekvencia minden ismétlésénél. Tehát ezt a fajta szűrőt elsőrendűnek vagy egypólusú aluláteresztő szűrőnek nevezik.
Másodrendű aktív LPF áramkör Op-Amp segítségével
Egy műveleti erősítő , lehetőség van szűrők széles körű tervezésére, eltérő erősítési szintekkel, valamint roll-off modellekkel. Ez a szűrő sávszélesség-választ, valamint egységnyereséget kínál.
Másodrendű aktív LPF áramkör Op-Amp segítségével
Az áramköri értékek kiszámítása nem egyszerű a Butterworth aluláteresztő szűrő & egység nyereség. Jelentős csillapítás szükséges ezekhez az áramkörökhöz, és erre a kondenzátor és az ellenállás arányértékei jutnak.
R1 = R2
C1 = C2
f = 1 - √4 π R C2
Az értékek kiválasztása közben győződjön meg arról, hogy az ellenállás értékei a tartományban 10 kiló ohm és 100 kiló ohm közé esnek. Ez érdemes, mivel az áramkör o / p impedanciája növekszik a frekvenciával, és a szakasz külső értékei megváltoztathatják az aktust.
Aluláteresztő szűrő kalkulátor
RC-hez aluláteresztő szűrő áramkör , a aluláteresztő szűrő kalkulátor kiszámítja a keresztezési frekvenciát és ábrázolja a Aluláteresztő szűrő grafikon amely bode cselekményként ismert.
Például:
Az aluláteresztő szűrő átviteli függvény a következő képlet segítségével számolható ki, ha ismerjük az áramkörben lévő ellenállás és kondenzátor értékeit.
Vout (ok) / Vin (s) + 1 / CR / s + 1 / CR
Számítsa ki az adott ellenállás frekvenciaértékét, valamint a kondenzátor értékeit
fc = 1/2 πRC
LPF hullámforma
Aluláteresztő szűrő alkalmazások
Az aluláteresztő szűrő alkalmazásai a következőket tartalmazzák.
- Aluláteresztő szűrőket használnak a telefonrendszerekben a hangszóró hangfrekvenciáinak sávkorlátozott hangsávjá alakítására.
- Az LPF-eket olyan nagyfrekvenciás jel szűrésére használják, amelyet egy áramkörből származó „zajnak” neveznek, mivel a jel ezen a szűrőn átjut, majd a nagyfrekvenciás jel nagy része megszűnik, és nyilvánvaló zaj keletkezhet.
- Aluláteresztő szűrő be képfeldolgozás a kép javításához
- Néha ezeket a szűrőket magas hangzásnak vagy magas vágásnak nevezik az audió alkalmazások miatt.
- Aluláteresztő szűrőt használnak egy RC áramkörben, amely néven an RC aluláteresztő szűrő .
- Az LPF-et anként használják integrátor mint egy RC áramkör
- Többsebességű DSP-ben egy Interpolator végrehajtása közben az LPF-t képalkotó szűrőként használják. Hasonlóképpen, egy decimátor végrehajtásakor ezt a szűrőt aliasing szűrőként használják.
- Aluláteresztő szűrőket használnak a vevőkben, mint a szuperheterodin, az alapsávú jelek hatékony reagálására.
- Aluláteresztő szűrőt használnak az emberi testből érkező orvostechnikai eszközök jeleiben, miközben az elektródák segítségével végzett vizsgálatok kevésbé gyakoriak. Tehát ezek a jelek átfolyhatnak az LPF-en, hogy eltávolítsák a nem kívánt környezeti hangot.
- Ezeket a szűrőket használják a munkaciklus amplitúdójának átalakításában, valamint a fázisdetektálásban a fáziszárt hurokban.
- Az LPF-t az AM rádióban használják a dióda detektor számára, hogy az AM modulált közbenső frekvencia jelet audiojellé változtassa.
Így mindez a aluláteresztő szűrő . Az op-amp alapú LPF megtervezése egyszerű, valamint bonyolultabb kialakítás, különböző típusú szűrők alkalmazásával. Több alkalmazás esetében az LPF kiemelkedő teljesítményt nyújt. Itt egy kérdés az Ön számára, mi az aluláteresztő szűrő fő funkciója?
