Bandpass-filters

Hoe maak je een banddoorlaatfilter

Er zijn toepassingen waarbij een bepaalde band, of spreiding, of frequenties moeten worden gefilterd uit een breder scala aan gemengde signalen. Filtercircuits kunnen worden ontworpen om deze taak te volbrengen door de eigenschappen van low-pass en high-pass te combineren in een enkel filter. Het resultaat heet een bandpass filter.

Het maken van een banddoorlaatfilter van een laagdoorlaat- en hoogdoorlaatfilter kan worden geïllustreerd met behulp van blokdiagrammen:

Systeemniveau blokschema van een banddoorlaatfilter.

Ontwerp een banddoorlaatfilter met condensatoren

Wat uit de seriecombinatie van deze twee filtercircuits naar voren komt, is een circuit dat alleen die frequenties doorlaat die niet te hoog en niet te laag zijn. Met behulp van echte componenten, hier is hoe een typisch schema eruit zou kunnen zien. De respons van het banddoorlaatfilter wordt weergegeven in.

Capacitieve banddoorlaatfilter.

 capacitief banddoorlaatfilter v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 200 c1 2 0 2.5u c2 2 3 1u rbelasting 3 0 1k .ac lin 20 100 500 .plot ac v(3) .einde 

De respons van een capacitief banddoorlaatfilter piekt binnen een smal frequentiebereik.

Ontwerp een banddoorlaatfilter met inductoren

Banddoorlaatfilters kunnen ook worden geconstrueerd met behulp van inductoren, maar zoals eerder vermeld, geeft de reactieve "zuiverheid" van condensatoren ze een ontwerpvoordeel. Als we een banddoorlaatfilter zouden ontwerpen met inductoren, zou het er ongeveer zo uit kunnen zien:

Inductief banddoorlaatfilter.

Dat het hoogdoorlaatgedeelte bij dit ontwerp "eerst" komt in plaats van het laagdoorlaatgedeelte maakt voor de algehele werking geen verschil. Het filtert nog steeds alle frequenties die te hoog of te laag zijn.

Hoewel het algemene idee om laagdoorlaat- en hoogdoorlaatfilters te combineren om een ​​banddoorlaatfilter te maken goed is, is het niet zonder bepaalde beperkingen.

Omdat dit type banddoorlaatfilter werkt door te vertrouwen op een van beide secties om te blokkeren ongewenste frequenties, kan het moeilijk zijn om zo'n filter te ontwerpen om ongehinderde doorgang binnen het gewenste frequentiebereik mogelijk te maken.

Zowel de laagdoorlaat- als de hoogdoorlaatsectie zullen signalen altijd tot op zekere hoogte blokkeren, en hun gecombineerde inspanning zorgt op zijn best voor een verzwakt (gereduceerde amplitude) signaal, zelfs op het hoogtepunt van het "doorlaatband" -frequentiebereik.

Let op de curvepiek bij de vorige SPICE-analyse:de belastingsspanning van dit filter stijgt nooit boven 0,59 volt, hoewel de bronspanning een volledige volt is. Deze signaalverzwakking wordt meer uitgesproken als het filter is ontworpen om selectiever te zijn (steilere curve, smallere band van acceptabele frequenties).

Er zijn andere methoden om banddoorlaatwerking te bereiken zonder de signaalsterkte binnen de doorlaatband op te offeren. We zullen deze methoden iets later in dit hoofdstuk bespreken.

BEOORDELING:

• Een bandpas filter werkt om frequenties die te laag of te hoog zijn weg te filteren, waardoor alleen frequenties binnen een bepaald bereik gemakkelijk kunnen worden doorgelaten.
• Banddoorlaatfilters kunnen worden gemaakt door een laagdoorlaatfilter op het uiteinde van een hoogdoorlaatfilter te stapelen, of omgekeerd.
• 'Verzwakken' betekent in amplitude verminderen of verkleinen. Wanneer u de volumeregeling van uw stereo lager zet, "verzwakt" u het signaal dat naar de luidsprekers wordt gestuurd.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Actieve filters