Čo je pásmový filter? Schéma zapojenia, typy a aplikácie

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





V spracovanie signálu Filtre sú jedným z typov zariadení používaných na povolenie požadovaných frekvenčných komponentov a na odstránenie nežiaducich frekvenčných komponentov. Filtrovanie možno definovať tak, že šum pozadia rozhrania signálu možno znížiť odstránením niektorých frekvencií. Obvod filtra je možné použiť na zjednotenie LPF a HPF vlastnosti do jediného filtra, ktorý sa nazýva pásmový filter. Existujú rôzne druhy filtrov dostupné ako analógový / digitálny, aktívny / pasívny, lineárny / nelineárny, časový variant / časový invariant. Tento článok pojednáva o prehľade pásmového filtra s aplikáciami

Čo je pásmový filter?

The definícia pásmového filtra je obvod, ktorý umožňuje tok signálov medzi dvoma konkrétnymi frekvenciami, aj keď tieto signály rozdeľuje na iné frekvencie. Tieto filtre sú k dispozícii v rôznych typoch, niektoré z BPF- dizajn pásmového filtra je možné vykonať s externým aj aktívnym napájaním súčasti ako integrované obvody, tranzistory , ktoré sú pomenované ako aktívny pásmový filter . Niektoré z filtrov podobne využívajú pasívne aj akékoľvek iné zdroje energie súčiastky ako kondenzátory a tlmivky , ktoré sú pomenované ako pasívny pásmový filter.




Títo filtre sú použiteľné v bezdrôtových vysielačoch aj prijímačoch. Vo vysielači môže byť BPF použitý na obmedzenie šírky pásma výstupného signálu smerom k minimálnej potrebnej úrovni a na prenos dát preferovanou rýchlosťou a formou. Podobne v prijímači tento filter umožňuje dekódovať signály vo výhodnom frekvenčnom rozsahu, zatiaľ čo sa zdržiava od signálov na nepotrebných frekvenciách. Pomer signálu k šumu (S / N) prijímača možno optimalizovať pomocou BPF.

Obvod pásmového filtra

Najlepším príkladom a obvod pásmového filtra je RLC obvod ktorý je zobrazený nižšie. Tento filter môže byť tiež navrhnutý zjednotením LPF a HPF. V BPF Bandpass ilustruje akýsi druh filtra, inak postup filtrovania. Je potrebné ho odlíšiť od priepustného pásma, ktoré sa týka skutočnej časti ovplyvneného spektra. Idylický pásmový filter nemá zisk a útlm, takže je to úplne rovné pásmo. To úplne utlmí každú z frekvencií mimo priepustného pásma.



Obvod pásmového filtra

Obvod pásmového filtra

Prakticky pásmový filter nie je ideálny a úplne nezoslabuje každú z frekvencií mimo preferovanej voľby frekvencie. Najmä tam je časť tesne za navrhovaným priepustným pásmom, kdekoľvek sú tlmené frekvencie, avšak nie sú zahodené, čo sa nazýva ako roll-off filtra a zvyčajne sa udáva v dB útlmu pre každú oktávu, inak desaťročie frekvencie. Návrh filtra vo všeobecnosti vyzerá tak, že je rozvinutie čo najtenšie, a preto umožňuje, aby filter urobil navrhovaný návrh. To sa často dá dosiahnuť na úkor zvlnenia priepustného pásma, inak zvlnenia pásmového pásma.

Filter šírku pásma je možné definovať ako rozdiel medzi hornou a dolnou frekvenciou. Tvarový faktor je zlomok šírky pásma vypočítaný s dvoma rozdielnymi hodnotami útlmu na určenie medznej frekvencie. Napríklad tvarový faktor 2: 1 pri 20/2 dB znamená, že šírka pásma vypočítaná medzi frekvenciami pri útlme 20 dB je dvojnásobná to sa počítalo medzi frekvenciami pri útlme 2 dB. Optické BPF sa bežne používajú vo fotografii aj pri osvetlení v divadle. Tieto druhy filtrov majú obrysy číreho farebného filmu, inak sú hárky.


Rôzne typy pásmových filtrov

Kategorizáciu pásmového filtra je možné vykonať dvoma spôsobmi, napríklad širokopásmovým filtrom úzkopásmový priepustný filter .

Širokopásmový priepustný filter

WBF alebo filter so širokým pásmom (WBF) je možné vytvoriť poklesom segmentov s nízkym a vysokým priechodom, čo je zvyčajne iný obvod určený na jednoduchý dizajn a konanie.

Širokopásmový priepustný filter

Širokopásmový priepustný filter

Je uznávaný pomocou mnohých praktických obvodov. Pásmový filter s ± 20 dB / dekádu je možné vytvoriť použitím týchto dvoch sekcií, ako je možné vypustiť sekcie dolného priechodu prvého rádu aj horného priechodu. Podobne pásmový filter s ± 40 dB / dekádu je možné vytvoriť pripojením dvoch filtrov druhého rádu do série, a to dolnopriepustného a hornopriepustného filtra (HPF). To znamená, že poradie pásmového filtra (BPF) sa riadi poradím low pass & vysokopriepustné filtre . The graf pásmového filtra je zobrazené nižšie.

Frekvenčná odozva BPF

Frekvenčná odozva BPF

Pásmový filter s ± 20 dB / dekádu je možné zložiť z 1. rádu HPF (vysokopriepustný filter) . 1. objednávka LPF (dolnopriepustný filter) je na nasledujúcom obrázku znázornený jeho frekvenčnou odozvou.

Úzkopásmový priepustný filter

Všeobecne platí, že úzkopásmový filter využíva niekoľko spätných väzieb. Toto pásmový filter pomocou operačného zosilňovača ako ukazuje nasledujúca schéma zapojenia. Medzi hlavné vlastnosti tohto filtra patria hlavne nasledujúce.

Úzkopásmový priepustný filter

Úzkopásmový priepustný filter

Ďalším názvom tohto filtra je filter viacnásobnej spätnej väzby, pretože obsahuje dva pruhy spätnej väzby

An operačný zosilňovač sa využíva v inverznom režime

The frekvenčná odozva tohto filtra je znázornený na nasledujúcom obrázku.

Frekvenčná odozva NBPF

Frekvenčná odozva NBPF

Zvyčajne je možné navrhnúť tento filter pre presné hodnoty stredovej frekvencie (fc) a šírky pásma alebo stredovej frekvencie & BW. The komponenty tohto okruhu možno určiť nasledujúcimi vzťahmi. Každá z C1 a C2 kondenzátory možno odviezť na C kvôli zjednodušeniu konštrukčného výpočtu.

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

Z vyššie uvedených rovníc Af označuje zisk, takže Af = R3 / 2R1

Af by však malo toto vyhlásenie uspokojiť Z<2Q2

Fc (stredná frekvencia) viacerých filtrov spätnej väzby sa môže zmeniť na novú frekvenciu fc bez zmeny šírky pásma alebo zosilnenia. To sa dá dosiahnuť jednoduchou zmenou R2 na R2 ‘

R2 '= R2 * ( fc / fc )dva

Kalkulačka pásmového filtra

Nasledujúcim obvodom je obvod pasívneho pásmového filtra. Použitím tohto obvodu môžeme vypočítať pasívny pásmový filter. Vzorec pre pasívne kalkulačka pásmového filtra je zobrazené nižšie.

Kalkulačka pasívneho pásmového filtra

Kalkulačka pasívneho pásmového filtra

Pre nízku medznú frekvenciu = 1 / 2∏R2C2

Pre vysokú medznú frekvenciu = 1 / 2∏R1C1

Podobne môžeme vypočítať aktívny invertujúci operačný zosilňovač BPF a aktívny neinvertujúci operačný zosilňovač BPF.

Aplikácie pásmového filtra

Aplikácie pásmových filtrov zahŕňajú nasledujúce.

  • Tieto filtre sú široko použiteľné pre bezdrôtové vysielače a prijímače .
  • Tento filter možno použiť na optimalizáciu pomeru S / N (signál-šum), ako aj súcitu prijímača.
  • Hlavný účel filtra v vysielač je obmedziť BW výstupného signálu na vybrané pásmo pre komunikáciu.
  • BPF sa tiež široko používajú v optike ako napr LIDÁRE , lasery a pod.
  • Najlepšou aplikáciou tohto filtra je spracovanie zvukového signálu všade tam, kde je potrebný konkrétny rozsah zvukových frekvencií, aj keď zvyšné odstránime.
  • Tieto filtre sú použiteľné v sonaroch, prístrojoch, lekárskych prístrojoch a zariadeniach Seizmológia aplikácie
  • Tieto filtre zahŕňajú komunikačné systémy na výber konkrétneho signálu z rôznych signálov.

Preto je to všetko o teória pásmového filtra ktorý obsahuje, schémy zapojenia, typy pásmových filtrov a ich aplikácie. Z vyššie uvedených informácií nakoniec môžeme vyvodiť záver, že ďalšie oblasti použitia týchto filtrov zahŕňajú v astronómii, tieto filtre umožňujú iba jedinú časť rozsahu svetla do zariadenia. Tieto filtre môžu pomôcť zistiť, kde sa hviezdy nachádzajú v hlavných sériách, rozpoznať červené posuvy atď. Tu je otázka, čo je aktívny pásmový filter?