Filtercircuits filteren frequenties binnen elektronische circuits uit. Deze circuits maken gebruik van een combinatie van weerstanden en condensatoren als hun fundamentele bouwstenen. Dit filtercircuit is nodig in het voedingsblokschema na het gelijkrichtcircuit, omdat het een pulserende wisselstroom in gelijkstroom verandert en slechts in één richting levert. Een filtercircuit ontkoppelt de beschikbare AC-component binnen de gelijkgerichte uitgang en zorgt ervoor dat de DC-component de belasting kan bereiken. Er zijn onder andere verschillende soorten filters beschikbaar banddoorlaatfilter (BPF) is een van de soorten. Dit filter laat frequenties binnen een specifiek frequentiebereik toe en verzwakt frequenties wanneer deze buiten het bereik vallen. Deze filters zijn verkrijgbaar in verschillende typen, maar passieve BPF is een van de typen. Dit artikel biedt dus korte informatie over a passief banddoorlaatfilter , de werking ervan en de toepassingen ervan.
Wat is een passief banddoorlaatfilter?
De combinatie van zowel het laagdoorlaatfilter als het hoogdoorlaatfilter staat bekend als het passieve banddoorlaatfilter. Dit type filter laat een bepaalde frequentieband toe en blokkeert alle overige frequenties. Dit is een elektrisch circuit dat alleen passieve elementen gebruikt, zoals R, C en L. Dit filter wordt dus gemaakt door twee filters zoals LPF en HPF in cascade te plaatsen. Het belangrijkste gebruik van een passief banddoorlaatfilter is in een geluidsversterker . Soms hebben we in audioversterkers een bepaald frequentiebereik nodig dat niet begint bij 0 Hz en niet bij een hoge frequentie, hoewel we een bepaald frequentiebereik nodig hebben, ofwel een breder ofwel een smal bereik.
Passief banddoorlaatfilter schakelschema
Het passieve filter gebruikt alleen passieve componenten zoals; weerstanden, smoorspoelen & condensatoren. Het passieve banddoorlaatfilter kan dus ook passieve componenten gebruiken en maakt geen gebruik van de operationele versterker voor versterking. Het versterkingsgedeelte dat lijkt op een actief banddoorlaatfilter is niet aanwezig in een passief banddoorlaatfilter. Het passieve banddoorlaatfiltercircuitschema omvat ook hoogdoorlaat- en laagdoorlaatfiltercircuits. Het eerste deel van het circuit is dus voor de passieve HPF, terwijl de tweede helft van het circuit voor de passieve LPF is.
Passief banddoorlaatfilterontwerp
Het passieve banddoorlaatfilterontwerp kan eenvoudig worden uitgevoerd met behulp van weerstanden & condensatoren. Het passieve banddoorlaatfiltercircuit heeft geen stroom nodig en wordt niet gebruikt voor actieve versterking. Dit soort banddoorlaatfilters worden naast een actief circuit gebruikt voor het leveren van versterking, maar op zichzelf bieden ze geen enkele versterking. Deze filters zijn ontworpen met een combinatie van een HPF en een LPF.
De benodigde componenten om dit circuit te maken omvatten voornamelijk; condensatoren – 1nF & 1μF, weerstanden – 150Ω & 16KΩ. Om dit circuit te bouwen heeft dit circuit alleen weerstanden en condensatoren nodig. Voor dit filtercircuit varieert de doorlaatband van 1 KHz tot 10 KHz voor de gekozen weerstanden en condensatorwaarden. Als we deze frequenties wijzigen, moeten de waarden van de weerstanden en condensatoren worden gewijzigd.
Dit circuit bestaat uit twee delen, zoals een hoogdoorlaatfilter en een laagdoorlaatfilter . Het eerste deel van dit circuit bestaat uit R1 en C1 om de HPS te vormen. Dit filter laat dus gewoon alle frequenties door op het punt waarvoor het hoofdzakelijk is ontworpen. Dit filterontwerp vormt eenvoudigweg het lagere afsnijfrequentiepunt, maar het vereiste lagere afsnijfrequentiepunt in dit circuit is 1 KHz. De HPF staat dus frequenties boven 1 KHz toe.
De onderste grensfrequentie kan worden berekend met de volgende formule.
De onderste grensfrequentie = 1/2πR1C1.
We kennen de waarden van weerstand en condensator zoals; R1 = 150Ω en C1 = 1μF, dus vervang deze waarden in de bovenstaande vergelijking en we krijgen;
De onderste grensfrequentie = 1/2π(150Ω)*(1μF) => 1061 Hz => 1KHz.
Dit filter laat alle frequenties boven 1 KHz toe en blokkeert eenvoudigweg alle frequenties of verzwakt alle frequenties onder 1 KHz aanzienlijk.
Op dezelfde manier bestaat het tweede deel van dit circuit uit weerstand R2 en condensator C2 om de LPF te vormen. Dit filter blokkeert alle frequenties onder het afsnijpunt.
Hier hebben we nodig dat de hogere afsnijfrequentie 10 KHz is binnen dit filtercircuit, dus dit circuit maakt het eenvoudig mogelijk dat alle frequenties onder de 10 KHz worden doorgelaten en blokkeert alle frequenties boven het 10 KHz-punt.
De formule om de hogere afsnijfrequentie te berekenen is hetzelfde als de lagere afsnijfrequentie, frequentie => 1/2π R2C2
We kennen de waarden van weerstand R2 en condensator C2 zoals; R2 = 16KΩ & C2 = 1nF, dus vervang deze twee waarden in de bovenstaande vergelijking en dan krijgen we;
Hogere afsnijfrequentie = 1/2π(16KΩ)*(1nF)= 9952Hz => 10KHz.
De HPF staat dus alle frequenties boven het onderste afsnijpunt toe, terwijl de LPF alle frequenties onder de hogere afsnijfrequentie toestaat. Dit creëert dus een banddoorlaatfilter waarbij het filter een doorlaatband heeft tussen de lagere en hogere afsnijfrequenties.
Om het belastingseffect op de LPF door de HPF te voorkomen, wordt aanbevolen dat de R2-weerstandswaarde lager dan 10 (of) boven de R1-weerstand moet liggen. In dit circuit maken we de R2-weerstandswaarde 100 keer hoger.
Werken
Dit circuit werkt door signalen met volledige sterkte toe te staan tussen het laagdoorlaatfilter en de hoogdoorlaatfilter frequenties. Als het laagdoorlaatfilter (LPF) is ontworpen voor een frequentie van 2 kHz, terwijl het hoogdoorlaatfilter (HPF) is ontworpen voor een frequentie van 200 Hz, genereert dit circuit uitgangssignalen tussen 200 Hz en 2 kHz met vrijwel volledige sterkte of volledige sterkte.
Wanneer de gegenereerde signalen zich buiten dit bereik bevinden, zullen de frequenties aanzienlijk worden verzwakt, waardoor hun amplituden zeer laag zijn in vergelijking met de amplitude van het signaal binnen de doorlaatband. De doorlaatband verwijst naar de signalen tussen de hoogdoorlaat- en laagdoorlaatfilters die op volle sterkte worden doorgelaten.
Hier is de doorlaatband 200 Hz tot 2 KHz, dan is de lage afsnijfrequentie 200 Hz en de hoge afsnijfrequentie 2 KHz. In de doorlaatband zijn deze twee frequenties de twee punten binnen de doorlaatband waar er een daling van 3 dB binnen de amplitude is. Deze daling is dus gelijk aan 0,707VPEAK.
In de volgende banddoorlaatgrafiek is er piekamplitude (VPEAK). Hier zal de amplitude afnemen wanneer u deze twee frequenties ontvangt. Zodra het 0,707VPEAK bereikt, is dit het 3dB-afsnijpunt dat de helft van het maximale vermogen betekent. Na de 3dB-afsnijpunten is er een steile daling in amplitude, waardoor frequenties buiten de afsnijfrequenties sterk worden verzwakt.
Hier hebben we twee hoofdfrequenties; de lagere afsnijfrequentie bij 1 KHz en de hogere afsnijfrequentie bij 10 KHz. De middenfrequentie staat dus bekend als de frequentie tussen de hogere en lagere afsnijfrequentie, die wordt gemeten met behulp van de formule √(f1)(f2) => √ (1061)(9952) => 3249 Hz.
Het uitgangssignaal rond deze frequentie heeft de volledige sterkte en heeft de hoogste piekwaarde. Wanneer we dicht bij deze frequentie komen, zal de waarde binnen de amplitude verzwakken of afnemen. De amplitude is 0,707VPEAK bij de afsnijfrequenties. Als VPEAK bijvoorbeeld 10 volt meet van piek tot piek bij de afsnijfrequenties, dan is de amplitude ongeveer 7 V omdat 10 V * 0,707 V => 7 V.
Versterking van passief banddoorlaatfilter
De versterking van het passieve banddoorlaatfilter ligt altijd onder het ingangssignaal, dus de uitgangsversterking is minder dan één. Het uitgangssignaal op de middenfrequentie ligt binnen fase, hoewel het uitgangssignaal onder de middenfrequentie de fase voorloopt met een verschuiving van +90° en het uitgangssignaal boven de middenfrequentie binnen de fase zal blijven met een faseverschuiving van -90°. Wanneer we elektrische isolatie tussen de twee filters aanbrengen, kunnen we betere filterprestaties verkrijgen.
Toepassingen
De toepassingen van passieve banddoorlaatfilters omvatten het volgende.
- Het passieve banddoorlaatfilter wordt gebruikt voor het isoleren of filteren van bepaalde frequenties die in een specifieke band (of) frequentiebereik liggen.
- Deze filters worden gebruikt in audioversterkercircuits of toepassingen zoals; toonregeling van de voorversterker (of) crossover-filters van de luidsprekers.
- Deze zijn van toepassing op de zender- en ontvangercircuits binnenin draadloze communicatie medium.
Dit is dus een overzicht van een passief banddoorlaatfilter, circuits , werken en hun toepassingen. Dit filter is de combinatie van HPF en LPF en maakt een selectief frequentiebereik mogelijk. Dit filtercircuit maakt een breed en smal frequentiebereik mogelijk. De grensfrequentie van hoger en lager hangt voornamelijk af van het filterontwerp. Hier is een vraag voor u: wat is BPF?
