Ako rýchlo navrhnúť obvody horného a dolného priechodu

V tomto príspevku sa naučíme, ako bez námahy navrhovať obvody zvukových filtrov, ako sú obvody horného a dolného priechodu, bez toho, aby sme prešli zložitými simulaciami a výpočtami. Predložené návrhy umožnia vytvárať filtračné obvody iba pre požadované konkrétne frekvenčné pásma a blokovať všetky ďalšie nežiaduce frekvencie.

Čo je High Pass Filter

Ako naznačuje názov, obvod vysokopriepustného filtra je navrhnutý tak, aby zoslabil všetky frekvencie pod konkrétnu zvolenú frekvenciu a aby prešiel alebo povolil všetky frekvencie nad touto prahovou hodnotou. Princíp je opačný ako obvod dolnopriepustného filtra.

Medzný rozsah je zvyčajne na relatívne vyššom frekvenčnom rozsahu (v kHz),

Nasledujúci graf odozvy vysokopriepustného filtra zobrazuje obraz vlny, ktorý ukazuje, ako sú postupne znižované všetky frekvencie pod zvolenou medznou hodnotou, pretože frekvencia klesá.

Nasledujúce dva obrázky sú nakonfigurované ako štandardné vysokopriepustné filtračné obvody, kde prvý je navrhnutý na prácu s duálnym napájaním, zatiaľ čo druhý je určený na prevádzku s jedným napájaním.

V obidvoch vyššie uvedených konfiguráciách operačný zosilňovač tvorí aktívnu zložku centrálneho spracovania, zatiaľ čo príslušné rezistory a kondenzátory zapojené cez vstupné piny operačného zosilňovača sú zavedené na určenie medzného bodu horného priechodu filtra v závislosti od toho, ako hodnoty týchto pasívne komponenty sa počítajú podľa špecifikácií alebo požiadaviek používateľov.

Ako navrhnúť prispôsobený hornopriepustný filter

Ako sa navrhuje, na rýchlu konštrukciu vysokopriepustného filtračného obvodu je možné na výpočet príslušných odporov a kondenzátorov použiť nasledujúce vzorce a nasledujúce kroky.

Najskôr ľubovoľne vyberte príslušnú hodnotu pre C1 alebo C2, obe môžu byť identické.

Ďalej vypočítajte R1 pomocou nasledujúceho vzorca:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x frekvencia

Tu sa pojem „frekvencia“ vzťahuje na požadovanú medznú hodnotu horného priechodu, pod ktorou je potrebné postupne znižovať alebo ignorovať ďalšie nežiaduce frekvencie.

Nakoniec vypočítajte R2 rovnakým spôsobom ako hore pomocou nasledujúcej rovnice:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x frekvencia

Verziu jednoprúdového napájania filtračného obvodu s vysokým prechodom je možné vidieť s ďalším kondenzátorom Cout, ktorý nie je vôbec kritický a môže byť približne 100 alebo 1 000-krát vyšší ako C1.

Vyššie uvedené diskusie ukazujú, ako jednoducho môže ktokoľvek rýchlo vypočítať a navrhnúť obvod vysokopriepustného filtra pre konkrétnu aplikáciu, ktorou by mohol byť riadiaci obvod výšok, 10pásmový grafický ekvalizér alebo obvod domáceho kina atď.

Ako fungujú dolnopriechodné filtre

Ako už názov napovedá nízkopriechodové filtračné obvody sú navrhnuté tak, aby prechádzali alebo uskutočňovali preferovaný rozsah frekvencií nižší alebo nižší ako požadovaný medzný prah a zoslabovali alebo postupne blokovali frekvencie nad touto hodnotou.

Na výrobu takýchto filtračných obvodov sa zvyčajne používajú operačné zosilňovače, pretože operačné zosilňovače sú pre tieto aplikácie najvhodnejšie vďaka svojim mimoriadne univerzálnym vlastnostiam.

Graf znázorňujúci frekvenciu a zisk

Nasledujúci graf poskytuje typickú frekvenčnú odozvu dolného priechodu s ohľadom na zosilnenie, môžeme jasne vidieť, ako odozva slabne (postupne klesá), keď frekvencia rastie nad konkrétny medzný prah.

Nasledujúce obrázky zobrazujú štandard operačné zosilňovače založené na nízkopriepustných filtračných obvodoch . Prvý musí byť napájaný z duálneho zdroja a druhý pracuje s jediným napájacím napätím.

Navrhovanie prispôsobeného obvodu nízkopriepustného filtra

Komponenty R1, R2 a C1, C2 konfigurované s neinvertujúcimi (+) a invertujúcimi (-) vstupnými vývodmi operačného systému v zásade rozhodujú o medznom rozsahu filtra a tieto je potrebné optimálne vypočítať pri navrhovaní obvod.

Na výpočet týchto parametrov a návrh obvodu nízkopriepustného filtra behom niekoľkých minút je možné použiť nasledujúce vzorce a vysvetlené kroky:

Najskôr musíme nájsť C1, ktoré môžeme urobiť výberom ľubovoľnej hodnoty podľa nášho uváženia.

Ďalej môžeme vypočítať C2 pomocou vzorca:

C2 = C1 x 2

R1 a R2 môžu byť identické a dajú sa vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:

R1 alebo R2 = 1/2 √2 x π x C1 x frekvencia.

tu je „frekvencia“ rozsah, v ktorom sa očakáva prechod k medznej hodnote, alebo požadovaný medzný rozsah.

Hodnoty Cin a Cout zobrazené v dolnopriepustnom filtri s jedným napájaním nie sú kritické a môžu to byť 100 až 1 000-násobky hodnoty C1, čo znamená, že ak ste vybrali C1 ako 0,1uF, potom by mohli byť kdekoľvek medzi 10uF a 100uF atď. Špecifikáciu napätia je možné zvoliť tak, aby bola dvojnásobná oproti použitému napájaciemu napätiu.

Všetky rezistory sú 1/4 wattu, 5% alebo 1%.

A je to! .... pomocou vyššie uvedenej jednoduchej techniky môžete rýchlo navrhnúť primerane dobrý dolnopriepustný filter a použiť ho pre konkrétnu aplikáciu, ktorá by mohla zahŕňať obvod s vysokou basovou hudbou, aktívny reproduktor cez sieť alebo systém domáceho kina atď.

Ďalšie informácie: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing