Co je pásmový filtr? Schéma zapojení, typy a aplikace

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





v zpracování signálu Filtry jsou jedním druhem zařízení používaných k povolení požadovaných frekvenčních komponent a také k odstranění nežádoucích frekvenčních komponent. Filtrování lze definovat tak, že šum pozadí pozadí signálu lze snížit odstraněním některých frekvencí. Obvod filtru lze použít pro spojení LPF a HPF vlastnosti do jediného filtru, který se nazývá pásmový filtr. Existují různé druhy filtrů dostupné jako analogový / digitální, aktivní / pasivní, lineární / nelineární, časová varianta / časově invariantní. Tento článek pojednává o přehledu pásmového filtru s aplikacemi

Co je pásmový filtr?

The definice filtru pásma je obvod, který umožňuje tok signálů mezi dvěma konkrétními frekvencemi, i když tyto signály rozděluje na jiné frekvence. Tyto filtry jsou k dispozici v různých typech, některé z BPF- design pásmového filtru lze provést s externím i aktivním napájením součásti, jako jsou integrované obvody, tranzistory , které jsou pojmenovány jako aktivní pásmový filtr . Podobně některé filtry používají jakýkoli druh zdroje energie, stejně jako pasivní komponenty jako kondenzátory a induktory , které jsou pojmenovány jako pasivní pásmový filtr.




Tyto filtry jsou použitelné v bezdrátových vysílačích i přijímačích. Ve vysílači lze použít BPF k omezení šířky pásma výstupního signálu na minimální potřebnou úroveň a k přenosu dat preferovanou rychlostí a formou. Podobně v přijímači tento filtr umožňuje dekódovat signály ve výhodném frekvenčním rozsahu, zatímco se udržuje mimo signály na zbytečných frekvencích. Poměr signálu k šumu (S / N) přijímače lze optimalizovat pomocí BPF.

Obvod pásmového filtru

Nejlepší příklad a obvod pásmového filtru je RLC obvod který je zobrazen níže. Tento filtr lze také navrhnout spojením LPF a HPF. V BPF Bandpass ilustruje druh filtru, jinak postup filtrování. Je třeba jej odlišit od propustného pásma, které odkazuje na skutečnou část ovlivněného spektra. Idylický pásmový filtr nemá zesílení a útlum, takže je to úplně rovné pásmo. To úplně zmírní každou z frekvencí mimo pásmo.



Obvod pásmového filtru

Obvod pásmového filtru

Prakticky není pásmový filtr ideální a nijak neoslabuje každou z frekvencí mimo preferovanou volbu frekvence. Zejména existuje část těsně mimo navrhované propustné pásmo všude tam, kde jsou frekvence zeslabeny, avšak nejsou zahozeny, což se nazývá jako roll-off filtru, a obvykle je specifikována v dB útlumu pro každou oktávu, jinak desetiletí frekvence. Obecně platí, že návrh filtru vypadá tak, že je roll-off co nejtenčí, a proto filtr umožňuje navrhovaný návrh. Toho lze často dosáhnout na úkor zvlnění pásma, jinak zvlnění pásma.

Filtr šířku pásma lze definovat jako odlišnost mezi horní a dolní frekvencí. Tvarový faktor je zlomek šířky pásma vypočítaný se dvěma rozdílnými hodnotami útlumu pro stanovení mezní frekvence. Například, tvarový faktor 2: 1 při 20/2 dB znamená, že šířka pásma vypočítaná mezi frekvencemi při útlumu 20 dB je dvojnásobná to vypočteno mezi frekvencemi při útlumu 2 dB. Optické BPF se běžně používají ve fotografii i při osvětlení v divadle. Tyto druhy filtrů mají obrysy čirá barevná fólie, jinak list.


Různé typy pásmových filtrů

Kategorizaci pásmového filtru lze provést dvěma typy, například širokopásmovým filtrem úzkopásmový propustný filtr .

Širokopásmový propustný filtr

WBF nebo širokopásmový filtr (WBF) může být vytvořen upuštěním nízkoprůchodových i vysokoprůchodových segmentů, což je obvykle jiný obvod určený pro jednoduchý design a jednání.

Širokopásmový propustný filtr

Širokopásmový propustný filtr

Je rozpoznán řadou praktických obvodů. Pásmový filtr s ± 20 dB / dekádu lze vytvořit pomocí dvou sekcí, jako je nízkoprůchodový průchod 1. řádu, stejně jako úseky horního průchodu. Podobně může být vytvořen pásmový filtr s ± 40 dB / dekádu spojením dvou filtrů druhého řádu v sérii, a to dolní propust a horní propust (HPF). To znamená, že pořadí pásmového filtru (BPF) je ovládáno s pořadím dolní propust & horní propusti . The graf pásmového filtru je zobrazen níže.

Frekvenční odezva BPF

Frekvenční odezva BPF

Pásmový filtr s ± 20 dB / dekádu může být složen z 1. řádu HPF (horní propust) . 1. objednávka LPF (dolní propust) je na následujícím obrázku znázorněn frekvenční odezvou.

Úzkopásmový propustný filtr

Filtr úzkopásmového připojení obecně používá několik zpětných vazeb. Tento pásmový filtr pomocí operačního zesilovače jak je znázorněno v následujícím schématu zapojení. Mezi hlavní vlastnosti tohoto filtru patří zejména následující.

Úzkopásmový propustný filtr

Úzkopásmový propustný filtr

Jiný název tohoto filtru je filtr vícenásobné zpětné vazby, protože obsahuje dva pruhy zpětné vazby

An operační zesilovač se používá v invertujícím režimu

The frekvenční odezva tohoto filtru je znázorněno na následujícím obrázku.

Frekvenční odezva NBPF

Frekvenční odezva NBPF

Obvykle lze návrh tohoto filtru provést pro přesné hodnoty střední frekvence (fc) a šířky pásma nebo střední frekvence a BW. The komponenty tohoto obvodu lze určit podle následujících vztahů. Každá z C1 a C2 kondenzátory lze přejít do C pro zjednodušení konstrukčního výpočtu.

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

Z výše uvedených rovnic označuje Af střední zisk, takže Af = R3 / 2R1

Af by ale měl toto tvrzení uspokojit Z<2Q2

Fc (střední frekvence) více filtrů zpětné vazby lze změnit směrem k nové frekvenci fc beze změny šířky pásma nebo zisku. Toho lze dosáhnout pouhou změnou R2 na R2 ‘

R2 '= R2 * ( fc / fc )dva

Kalkulačka pásmového filtru

Následující obvod je pasivní pásmový filtr. Pomocí tohoto obvodu můžeme vypočítat pasivní pásmový filtr. Vzorec pro pasivní kalkulačka pásmového filtru je zobrazen níže.

Pasivní pásmová propust kalkulačka filtru

Pasivní pásmová propust kalkulačka filtru

Pro nízkou mezní frekvenci = 1 / 2∏R2C2

Pro vysokou mezní frekvenci = 1 / 2∏R1C1

Podobně můžeme vypočítat pro aktivní invertující operační zesilovač BPF a aktivní neinvertující operační zesilovač BPF.

Aplikace pásmového filtru

Mezi aplikace pásmových filtrů patří následující.

  • Tyto filtry jsou široce použitelné pro bezdrátové vysílače a přijímače .
  • Tento filtr lze použít k optimalizaci poměru signál / šum (signál / šum) a soucitu přijímače.
  • Hlavní účel filtru v vysílač je omezit BW výstupního signálu na vybrané pásmo pro komunikaci.
  • BPF jsou také široce používány v optice, jako je LIDARY , lasery atd.
  • Nejlepší aplikací tohoto filtru je zpracování zvukového signálu všude tam, kde je třeba specifický rozsah zvukových frekvencí, i když zbytek odstraníte.
  • Tyto filtry jsou použitelné v sonarech, nástrojích, lékařských zařízeních a zařízeních Seismologie aplikace
  • Tyto filtry zahrnují komunikační systémy pro výběr konkrétního signálu z různých signálů.

Proto je to celé o teorie pásmového filtru který zahrnuje, obvodové schéma s fungováním, typy pásmových filtrů a jejich aplikace. Z výše uvedených informací nakonec můžeme vyvodit závěr, že další pole aplikací těchto filtrů zahrnují v astronomii, tyto filtry umožňují pouze jedinou část rozsahu světla do zařízení. Tyto filtry mohou pomoci najít kdekoli hvězdy leží na hlavní sérii, rozpoznat červené posuny atd. Zde je otázka pro vás, co je aktivní pásmový filtr?