Filterschaltungen filtern Frequenzen innerhalb elektronischer Schaltkreise heraus. Diese Schaltkreise nutzen eine Kombination aus Widerständen und Kondensatoren als ihre Grundbausteine. Diese Filterschaltung ist im Stromversorgungsblockschaltbild nach der Gleichrichterschaltung erforderlich, da sie einen pulsierenden Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt und nur in eine Richtung liefert. Eine Filterschaltung trennt die verfügbare Wechselstromkomponente vom gleichgerichteten Ausgang und ermöglicht, dass die Gleichstromkomponente zur Last gelangt. Es stehen unter anderem verschiedene Arten von Filtern zur Verfügung Bandpassfilter (BPF) ist einer der Typen. Dieser Filter lässt Frequenzen in einem bestimmten Frequenzbereich zu und dämpft Frequenzen, wenn sie außerhalb des Bereichs liegen. Diese Filter sind in verschiedenen Typen erhältlich, aber passiver BPF ist einer dieser Typen. Daher bietet dieser Artikel kurze Informationen zu a passiver Bandpassfilter , seine Funktionsweise und seine Anwendungen.
Was ist ein passiver Bandpassfilter?
Die Kombination aus Tiefpassfilter und Hochpassfilter wird als passiver Bandpassfilter bezeichnet. Dieser Filtertyp lässt ein bestimmtes Frequenzband zu und blockiert alle übrigen Frequenzen. Dies ist ein elektrischer Schaltkreis, der nur passive Elemente wie R, C und L verwendet. Dieser Filter wird also durch Kaskadierung zweier Filter wie LPF und HPF hergestellt. Die Hauptanwendung eines passiven Bandpassfilters liegt in einem Audio-Verstärker . Manchmal benötigen wir bei Audioverstärkern einen bestimmten Frequenzbereich, der nicht bei 0 Hz beginnt, und keine hohe Frequenz, obwohl wir einen bestimmten Frequenzbandbereich benötigen, entweder breiter oder schmaler.
Schaltplan für passive Bandpassfilter
Der passive Filter verwendet nur passive Komponenten wie; Widerstände, Induktoren & Kondensatoren. Somit kann der passive Bandpassfilter auch passive Komponenten verwenden und nutzt diese nicht Operationsverstärker zur Verstärkung. Der Verstärkungsteil ähnlich einem aktiven Bandpassfilter ist bei einem passiven Bandpassfilter nicht vorhanden. Das Schaltbild des passiven Bandpassfilters umfasst auch Hochpass- und Tiefpassfilterschaltungen. Der erste Teil der Schaltung ist also für den passiven HPF, während die zweite Hälfte der Schaltung für den passiven LPF ist.
Passives Bandpassfilterdesign
Das Design des passiven Bandpassfilters kann einfach erfolgen Widerstände & Kondensatoren. Die passive Bandpassfilterschaltung benötigt keinen Strom und wird nicht für eine aktive Verstärkung verwendet. Diese Arten von Bandpassfiltern werden zusätzlich zu einer aktiven Schaltung zur Verstärkung eingesetzt, liefern jedoch selbst keine Verstärkung. Diese Filter sind mit einer Kombination aus einem HPF und einem LPF ausgestattet.
Zu den für die Herstellung dieser Schaltung erforderlichen Komponenten gehören hauptsächlich: Kondensatoren – 1nF und 1μF, Widerstände – 150Ω und 16KΩ. Um diese Schaltung aufzubauen, benötigt diese Schaltung nur Widerstände und Kondensatoren. Für diese Filterschaltung reicht der Durchlassbereich für die gewählten Widerstände und Kondensatorwerte von 1 kHz bis 10 kHz. Wenn wir diese Frequenzen ändern, müssen die Werte der Widerstände und Kondensatoren geändert werden.
Diese Schaltung besteht aus zwei Teilen, einem Hochpassfilter und einem Tiefpassfilter . Der erste Teil dieser Schaltung besteht aus R1 und C1, um das HPS zu bilden. Dieser Filter lässt also einfach alle Frequenzen über dem Punkt zu, für den er hauptsächlich ausgelegt ist. Dieses Filterdesign bildet lediglich den unteren Grenzfrequenzpunkt, aber der erforderliche untere Grenzfrequenzpunkt in dieser Schaltung beträgt 1 kHz. Der HPF erlaubt also Frequenzen über 1 kHz.
Die untere Grenzfrequenz kann mit der folgenden Formel berechnet werden.
Die untere Grenzfrequenz = 1/2πR1C1.
Wir kennen die Werte von Widerstand und Kondensator; R1 = 150 Ω und C1 = 1 μF, also setzen Sie diese Werte in die obige Gleichung ein und wir erhalten:
Die untere Grenzfrequenz = 1/2π(150Ω)*(1μF) => 1061 Hz => 1KHz.
Dieser Filter lässt alle Frequenzen über 1 kHz zu und blockiert einfach alle Frequenzen oder dämpft alle Frequenzen unter 1 kHz stark.
Ebenso besteht der zweite Teil dieser Schaltung aus dem Widerstand R2 und dem Kondensator C2, um den LPF zu bilden. Dieser Filter blockiert alle Frequenzen unterhalb des Grenzpunkts.
Hier muss die höhere Grenzfrequenz innerhalb dieser Filterschaltung 10 kHz betragen. Diese Schaltung ermöglicht also, dass alle Frequenzen unterhalb von 10 kHz durchgelassen werden und blockiert alle Frequenzen oberhalb des 10-kHz-Punkts.
Die Formel zur Berechnung der höheren Grenzfrequenz ist dieselbe wie für die niedrigere Grenzfrequenz, Frequenz => 1/2π R2C2
Wir kennen die Werte des Widerstands R2 und des Kondensators C2; R2 = 16KΩ & C2 = 1nF, also setzen wir diese beiden Werte in die obige Gleichung ein, dann erhalten wir:
Höhere Grenzfrequenz = 1/2π(16KΩ)*(1nF)= 9952Hz => 10KHz.
Somit lässt der HPF alle Frequenzen oberhalb der unteren Grenzfrequenz zu, während der LPF alle Frequenzen unterhalb der höheren Grenzfrequenz zulässt. Dadurch entsteht ein Bandpassfilter, dessen Durchlassband zwischen den unteren und höheren Grenzfrequenzen liegt.
Um die Belastung des LPF durch den HPF zu vermeiden, wird empfohlen, dass der R2-Widerstandswert unter 10 (oder) über dem R1-Widerstand liegt. In dieser Schaltung erhöhen wir den R2-Widerstandswert um das Hundertfache.
Arbeiten
Diese Schaltung funktioniert, indem sie Signale voller Stärke zwischen dem Tiefpassfilter und dem zulässt Hochpassfilter Frequenzen. Wenn der Tiefpassfilter (LPF) für eine Frequenz von 2 kHz ausgelegt ist, während der Hochpassfilter (HPF) für eine Frequenz von 200 Hz ausgelegt ist, erzeugt diese Schaltung Ausgangssignale zwischen 200 Hz und 2 kHz mit nahezu voller oder vollständiger Stärke.
Wenn die erzeugten Signale außerhalb dieses Bereichs liegen, werden die Frequenzen stark gedämpft, sodass ihre Amplituden im Vergleich zur Amplitude des Signals innerhalb des Durchlassbands sehr niedrig sind. Der Durchlassbereich bezieht sich auf die Signale zwischen den Hochpass- und Tiefpassfiltern, die in voller Stärke durchgelassen werden.
Hier beträgt der Durchlassbereich 200 Hz bis 2 kHz, dann beträgt die untere Grenzfrequenz 200 Hz und die hohe Grenzfrequenz 2 kHz. Im Durchlassbereich sind diese beiden Frequenzen die beiden Punkte innerhalb des Durchlassbereichs, an denen es zu einem Abfall der Amplitude von 3 dB kommt. Dieser Rückgang entspricht also 0,707 VPEAK.
Im folgenden Bandpassdiagramm gibt es die Spitzenamplitude (VPEAK). Hier sinkt die Amplitude immer dann, wenn Sie diese beiden Frequenzen erhalten. Sobald 0,707 VPEAK erreicht sind, ist dies der 3-dB-Grenzwert, der die Hälfte der maximalen Leistung bedeutet. Nach den 3-dB-Grenzpunkten kommt es zu einem steilen Abfall der Amplitude, wodurch Frequenzen außerhalb der Grenzfrequenzen stark gedämpft werden.
Hier haben wir zwei Hauptfrequenzen; Die untere Grenzfrequenz liegt bei 1 kHz und die höhere Grenzfrequenz bei 10 kHz. Daher ist die Mittenfrequenz als die Frequenz zwischen der oberen und unteren Grenzfrequenz bekannt, die mit der Formel √(f1)(f2) => √ (1061)(9952) => 3249 Hz gemessen wird.
Das Ausgangssignal um diese Frequenz hat seine volle Stärke und seinen höchsten Spitzenwert. Wenn wir uns dieser Frequenz nähern, wird der Wert innerhalb der Amplitude schwächer oder kleiner. Die Amplitude beträgt bei den Grenzfrequenzen 0,707 VPEAK. Wenn VPEAK beispielsweise 10 Volt von Spitze zu Spitze bei den Grenzfrequenzen misst, beträgt die Amplitude ungefähr 7 V, weil 10 V * 0,707 V => 7 V.
Verstärkung des passiven Bandpassfilters
Die Verstärkung des passiven Bandpassfilters liegt immer unter dem Eingangssignal, sodass die Ausgangsverstärkung kleiner als eins ist. Das Ausgangssignal bei der Mittenfrequenz liegt innerhalb der Phase, obwohl das Ausgangssignal unterhalb der Mittenfrequenz der Phase mit einer Phasenverschiebung von +90° vorauseilt und das Ausgangssignal oberhalb der Mittenfrequenz innerhalb der Phase um eine Phasenverschiebung von -90° nacheilt. Immer wenn wir zwischen den beiden Filtern eine elektrische Isolierung vorsehen, können wir eine bessere Filterleistung erzielen.
Anwendungen
Der Anwendungen passiver Bandpassfilter das Folgende einschließen.
- Der passive Bandpassfilter wird zum Isolieren oder Herausfiltern bestimmter Frequenzen verwendet, die in einem bestimmten Band (oder Frequenzbereich) liegen.
- Diese Filter werden in Audioverstärkerschaltungen oder in Anwendungen verwendet, z. Vorverstärker-Klangregler (oder) Lautsprecher-Crossover-Filter.
- Diese gelten für die Sender- und Empfängerschaltkreise im Inneren Kabellose Kommunikation Mittel.
Dies ist also eine Übersicht über ein Passiv Bandpassfilter, Schaltungen , Arbeiten und ihre Anwendungen. Dieser Filter ist eine Kombination aus HPF und LPF und ermöglicht einen selektiven Frequenzbereich. Diese Filterschaltung ermöglicht einen breiten und schmalen Frequenzbereich. Die obere und untere Grenzfrequenz hängt hauptsächlich vom Filterdesign ab. Hier ist eine Frage an Sie: Was ist BPF?
