Aktivní pásmový filtr: 9 faktů, které byste měli vědět!

  • Definice aktivního pásmového filtru
  • Passband & Stopband
  • Jak funguje aktivní pásmový filtr?
  • Typy aktivního pásmového filtru
  • Frekvenční odezva a časová odezva
  • Přenosová funkce aktivního BPF
  • Aplikace aktivního BPF
  • Výhody
  • Srovnání mezi aktivním pásmovým filtrem a aktivním pásmovým zastavovacím filtrem
  • Krátká poznámka k filtru All-Pass

Definice bandpass filtru:

"Pásmový filtr (BPF) je elektronický filtr nebo zařízení, které přenáší frekvence v určitém rozsahu a odmítá nebo tlumí frekvenci mimo konkrétní rozsah. “

Aktivní pásmový filtr je nyní filtr, který se skládá z aktivních komponent a má pásmo mezi dvěma mezními frekvencemi, fce (nižší mezní frekvence), a fcu (horní mezní frekvence) taková fcu>fce. Všechny ostatní frekvence mimo propustné pásmo jsou oslabené.

Passband - "Pass-band je konkrétní rozsah frekvencí, kterými filtr prochází uvnitř."

Stopband - "Filtr vždy nese filtry v daném pásmu a odmítá frekvence, které jsou pod daným rozsahem." Tento konkrétní rozsah se nazývá Stopband".

Princip fungování filtru s aktivní propustností pásma:

Aktivní pásmový filtr
Aktivní pásmový filtr

Šířka pásma:

               V aktivním pásmovém filtru je rozsah frekvence mezi dvěma mezními frekvencemi, fcea fcu, se nazývá šířka pásma.

                                          BW = (fcu-fcl)

Šířka pásma tohoto filtru není soustředěna hlavně na rezonanční frekvenci, tj. Fr.

Můžeme snadno vypočítat rezonanční frekvenci (fr) pokud známe hodnotu fcu a fcl

BAND PASS EQ 1

Pokud je šířka pásma a 'fr„jsou známy, mezní frekvence lze získat z,

                                     fcu = (fcl+ BW)

Existují dva typy Band Pass filtru, jsou -

Širokopásmový filtr:

Filtr Wide Bandpass má šířku pásma, dvojnásobnou nebo čtvrtou, své rezonanční frekvence.

Tento filtr je vytvořen kaskádováním obvodu nízkoprůchodového a hornoprůchodového filtru.

Širokopásmový filtr poskytuje mezní frekvenci pro dolní propust, která je větší než frekvence pro horní propust.

20200929 2146212 obrazovka
Schéma zapojení širokopásmového filtru

                                               

Vlastnosti širokopásmového filtru

  • V širokopásmovém filtru by měla být mezní frekvence dolní propusti desetkrát nebo vícekrát než mezní frekvence horní propusti přítomná v obvodu.
  • Každá část filtru (LPF a HPF) přítomná v širokém BPF by měla mít stejný zisk pásma.
  • Horní propust určuje dolní mezní frekvenci fcl.
  • Projekt dolní propust určuje vyšší mezní kmitočet fcu.
  • Zisk je vždy maximální na rezonanční frekvenci, fra rovná se zisku propustného pásma pro oba filtry.

Frekvenční odezva aktivního filtru pásma:

Pásmová propust Charac2
Frekvenční odezva širokého BPF

                                                        

Zde,

BANDPASS EQ 2

Velikost zesílení napětí pásmového filtru se rovná velikosti zesílení napětí filtru s vysokou propustí a filtru s nízkou propustí.

                      

BANDPASS EQ 3

Kde,

                     AFL,AFH= zesílení pásma propusti pro dolní propust a horní propust,

f = frekvence vstupního signálu (Hz);

fCL= nižší mezní frekvence (Hz);

fCU= vyšší mezní frekvence (Hz);

Střední frekvence =

BANDPASS EQ 4
úzký pás BPF2 1
Úzké schéma zapojení BPF

                                                                                  

Charakteristika úzkého pásmového filtru:

  • Úzkopásmový filtr se skládá ze dvou různých bloků, tj. Dvou cest zpětné vazby; proto je známý jako „Filtr více zpětné vazby“.
  • Zde se používá obrácený operační zesilovač.
  • Můžeme změnit střední frekvenci bez změny zisku nebo šířky pásma tohoto filtru.

Zisk filtru

                              

BANDPASS EQ 5

Šířka pásma

BANDPASS EQ 6

Přenosová funkce aktivního pásmového filtru:

Co je funkce přenosu?

"Přenosová funkce je komplexní číslo, které má velikost i fázi. V případě filtrů pomáhá přenosová funkce zavést fázový rozdíl mezi vstupem a výstupem. "

Potřeba pásmového filtru je vyrobena z nejméně dvou energeticky úsporných prvků, kterými jsou kondenzátor a induktor. Filtr pásmové propusti prvního řádu tedy není možný. Přenosovou funkci filtru druhého pásma lze odvodit jako;

                          

poslední ekv

Kde T1=R1C1, T2=R2C2  T3=R3C3

Aplikace aktivního filtru pásma:

  1. Aktivní pásmový filtr se používá v optice jako LASER.
  2. V obvodech audio zesilovačů jsou široce používány pásmové filtry.
  3. Filtry pásmové propusti se používají k výběru signálů se specifickou šířkou pásma v komunikačním systému.
  4. Při zpracování zvukového signálu se používá tento filtr.
  5. BPF se používá k detekci poměru signálu k šumu a citlivosti přijímače.

Výhoda použití bandpass filtru:

Aktivní pásmová propust řídí hlavně úzkopásmová a pásmová pásma. Rovněž odstraňuje zkreslení a má ostrou selektivitu. Díky vynikajícímu elektrickému výkonu a mechanické spolehlivosti je BPF široce používán jako komunikační pole.

Rozdíl mezi pásmovým filtrem a filtrem zastavení pásma:

Pásmový filtr přenáší frekvence v daném pásmu a zeslabuje všechny ostatní frekvence pod rozsahem. Naproti tomu filtr band-stop dělá pravý opak a tlumí všechny frekvence nad daným frekvenčním rozsahem.

Kromě toho pásmový filtr odstraňuje energie mimo pásmo, ale pásmový filtr vůbec neodstraňuje všechny síly mimo pásmo.

Co je All-Pass filtr?

An aktivní all-pass filtr prochází všechny frekvenční složky vstupního signálu bez útlumu a poskytuje určité fázové posuny mezi vstupním a výstupním signálem.

20201001 1249552 obrazovka
Schéma aktivního all-pass filtru

                                                                   

Všechny propusti se obecně používají v digitálních reverberátorech. Když jsou signály přenášeny přes přenosové linky z jednoho konce na druhý procházejí některými fázovými změnami. Aby se zabránilo takovým fázovým změnám a ztrátám, používají se celopropustné filtry.

20201001 1250022 obrazovka
Frekvenční odezva all-pass filtru 

                                                                                      

Kondenzátor vytváří invertující zesilovač při vysokých frekvencích, který je ve zkratu.

Kondenzátor je otevřený obvod, když je frekvence nízká, a vytváří jednotu získat napětí buffer, tj. nedojde k žádnému fázovému posunu.

Při rohové frekvenci ω = 1 / RC generuje obvod 90˚ posun. To znamená, že se zdá, že výstup je zpožděn o čtvrtinu od vstupu.

Chcete-li si přečíst více o elektronice klikněte zde