Πώς να σχεδιάσετε γρήγορα κυκλώματα φίλτρων υψηλής και χαμηλής διέλευσης

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Σε αυτήν την ανάρτηση μαθαίνουμε πώς να σχεδιάζουμε κυκλώματα φίλτρων ήχου όπως κύκλωμα φίλτρου υψηλής διέλευσης και φίλτρων χαμηλής διέλευσης χωρίς κόπο χωρίς να περάσουμε από τις ταλαιπωρίες της περίπλοκης προσομοίωσης και υπολογισμών. Τα σχέδια που παρουσιάζονται θα επιτρέψουν τη δημιουργία κυκλωμάτων φίλτρου μόνο για τις επιθυμητές συγκεκριμένες ζώνες συχνοτήτων και θα αποκλείσουν όλες τις άλλες ανεπιθύμητες συχνότητες.

Τι είναι το φίλτρο High Pass

Όπως υποδηλώνει το όνομα, ένα κύκλωμα φίλτρου υψηλής διέλευσης έχει σχεδιαστεί για να εξασθενεί όλες τις συχνότητες κάτω από μια συγκεκριμένη επιλεγμένη συχνότητα και να περνά ή να επιτρέπει όλες τις συχνότητες πάνω από αυτό το όριο. Η αρχή είναι ακριβώς αντίθετη με ένα κύκλωμα φίλτρου χαμηλής διέλευσης.



Το εύρος αποκοπής είναι γενικά σε σχετικά υψηλότερο εύρος συχνοτήτων (σε kHz),

Το ακόλουθο γράφημα απόκρισης φίλτρου υψηλής διέλευσης δείχνει την εικόνα της κυματομορφής που δείχνει πώς όλες οι συχνότητες κάτω από ένα επιλεγμένο όριο αποκοπής εξασθενίζονται ή αποκλείονται σταδιακά, καθώς μειώνεται η συχνότητα.



γράφημα απόκρισης φίλτρου υψηλής διέλευσης

Οι ακόλουθες δύο εικόνες διαμορφώνονται ως τυπικά κυκλώματα φίλτρων υψηλής διέλευσης, όπου η πρώτη έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με διπλή τροφοδοσία ενώ η δεύτερη έχει καθοριστεί για λειτουργία με μία μόνο τροφοδοσία.

τυπικό κύκλωμα φίλτρου υψηλής διέλευσης κύκλωμα φίλτρου υψηλού περάσματος με βάση το opamp

Και στις δύο παραπάνω διαμορφώσεις, το opamp σχηματίζει το ενεργό συστατικό κεντρικής επεξεργασίας, ενώ οι αντίστοιχες αντιστάσεις και πυκνωτές που είναι ενσύρματοι στις ακίδες εισόδου του opamp εισάγονται για τον προσδιορισμό του σημείου αποκοπής φίλτρου υψηλής διέλευσης, ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο οι τιμές αυτών Τα παθητικά στοιχεία υπολογίζονται σύμφωνα με τις προδιαγραφές ή τις απαιτήσεις των χρηστών.

Πώς να σχεδιάσετε ένα προσαρμοσμένο φίλτρο High Pass

Όπως προτείνεται, για γρήγορο σχεδιασμό κυκλώματος φίλτρου διέλευσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ακόλουθοι τύποι και τα επόμενα βήματα για τον υπολογισμό των σχετικών αντιστάσεων και πυκνωτών.

Κατ 'αρχάς, επιλέξτε μια κατάλληλη τιμή αυθαίρετα για C1 ή C2, και τα δύο μπορεί να είναι ίδια.

Στη συνέχεια, υπολογίστε το R1 χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x Συχνότητα

Εδώ ο όρος «συχνότητα» αναφέρεται στο επιθυμητό όριο αποκοπής υψηλού περάσματος κάτω από το οποίο άλλες ανεπιθύμητες συχνότητες πρέπει να εξασθενηθούν ή να αγνοηθούν σταδιακά.

Τέλος, υπολογίστε το R2 με τον ίδιο τρόπο όπως παραπάνω χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Συχνότητα

Η έκδοση μίας τροφοδοσίας του κυκλώματος φίλτρου υψηλής διέλευσης φαίνεται ότι περιλαμβάνει έναν άλλο πυκνωτή Cout που δεν είναι καθόλου κρίσιμος και μπορεί να είναι περίπου 100 ή 1000 φορές περισσότερο από το C1.

Οι παραπάνω συζητήσεις δείχνουν πόσο απλά μπορεί κανείς να υπολογίσει και να σχεδιάσει ένα κύκλωμα φίλτρου υψηλής διέλευσης γρήγορα για μια συγκεκριμένη εφαρμογή που θα μπορούσε να είναι ένα πρίμα κύκλωμα ελέγχου, ένα Γραφικός ισοσταθμιστής 10 ζωνών ή ένα κύκλωμα οικιακού κινηματογράφου κ.λπ.

Πώς λειτουργούν τα φίλτρα Low Pass

Όπως υποδηλώνει το όνομα κυκλώματα φίλτρου χαμηλής διέλευσης έχουν σχεδιαστεί για να περνούν ή να διεξάγουν ένα προτιμώμενο εύρος συχνοτήτων χαμηλότερο ή κάτω από το επιθυμητό όριο αποκοπής, και εξασθενούν ή σταδιακά αποκλείουν τις συχνότητες πάνω από αυτήν την τιμή.

Συνήθως χρησιμοποιούνται τα opamps για την κατασκευή τέτοιων κυκλωμάτων φίλτρου, καθώς τα opamps ταιριάζουν καλύτερα σε αυτές τις εφαρμογές λόγω των εξαιρετικά ευέλικτων χαρακτηριστικών τους.

Γράφημα που δείχνει τη συχνότητα έναντι του κέρδους

Το παρακάτω γράφημα παρέχει την τυπική απόκριση συχνότητας φίλτρου χαμηλής διέλευσης σε σχέση με το κέρδος, μπορούμε να δούμε ξεκάθαρα πώς εξασθενεί η απόκριση (σταδιακά μειώνεται) καθώς η συχνότητα αυξάνεται μετά το συγκεκριμένο όριο αποκοπής.

απόκριση συχνότητας φίλτρου χαμηλής διέλευσης σε σχέση με το κέρδος

Οι παρακάτω εικόνες απεικονίζουν το πρότυπο κυκλώματα φίλτρου χαμηλής διέλευσης με βάση το opamp . Το πρώτο πρέπει να τροφοδοτείται από διπλή τροφοδοσία και το δεύτερο λειτουργεί με μία μόνο τάση τροφοδοσίας.

φίλτρο χαμηλής διέλευσης βασισμένο σε opamp προσαρμοσμένο κύκλωμα φίλτρου χαμηλής διέλευσης

Σχεδιάζοντας ένα προσαρμοσμένο κύκλωμα φίλτρου χαμηλής διέλευσης

Τα εξαρτήματα R1, R2 και C1, C2 διαμορφωμένα με τα pin-inver (+) και τα inverting (-) pinouts εισόδου του opamp βασικά αποφασίζουν το εύρος αποκοπής του φίλτρου και αυτά πρέπει να υπολογίζονται βέλτιστα κατά το σχεδιασμό το κύκλωμα.

Για να υπολογίσετε αυτές τις παραμέτρους και να σχεδιάσετε ένα κύκλωμα φίλτρου χαμηλής διέλευσης γρήγορα μέσα σε λίγα λεπτά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τους ακόλουθους τύπους και τα εξηγημένα βήματα:

Πρώτα πρέπει να βρούμε το C1 που μπορούμε να κάνουμε επιλέγοντας οποιαδήποτε τιμή αυθαίρετα σύμφωνα με την ευκολία μας.

Στη συνέχεια, μπορούμε να υπολογίσουμε το C2 με τον τύπο:

C2 = C1 x 2

Τα R1 και R2 μπορούν να είναι πανομοιότυπα και μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

R1 ή R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Συχνότητα.

Εδώ η «συχνότητα» είναι το εύρος όπου αναμένεται να πραγματοποιηθεί η μετάβαση διακοπής ή το επιθυμητό εύρος αποκοπής.

Οι τιμές του Cin και του Cout που εμφανίζονται στο φίλτρο χαμηλής διέλευσης απλής τροφοδοσίας δεν είναι κρίσιμες και μπορεί να είναι οτιδήποτε 100 έως 1000 φορές εκείνη του C1, πράγμα που σημαίνει ότι αν επιλέξατε C1 ως 0.1uF, τότε αυτές θα μπορούσαν να είναι οπουδήποτε μεταξύ 10uF και 100uF κ.λπ. Η προδιαγραφή τάσης μπορεί να επιλεγεί ώστε να είναι διπλάσια από την χρησιμοποιούμενη τάση τροφοδοσίας.

Οι αντιστάσεις έχουν βαθμολογία 1/4 watt, 5% ή 1%.

Αυτό είναι! .... χρησιμοποιώντας την παραπάνω απλή τεχνική μπορείτε να σχεδιάσετε ένα αρκετά καλό φίλτρο χαμηλής διέλευσης γρήγορα και να το χρησιμοποιήσετε για μια συγκεκριμένη εφαρμογή που θα μπορούσε να περιλαμβάνει ένα κύκλωμα μουσικής υψηλών μπάσων, ένα ενεργό ηχείο μέσω δικτύου ή σύστημα οικιακού κινηματογράφου κ.λπ.

Περισσότερες πληροφορίες: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing




Προηγούμενο: 8 Λειτουργία Χριστουγεννιάτικο ελαφρύ κύκλωμα Επόμενο: Κύκλωμα παροχής ισχύος μεταβλητού LM324