被动带传递RC滤波器

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介绍

我们可以说带通滤波器是低通滤波器和高通滤波器的组合。过滤器本身的名称表示它仅允许某个频带频段并阻止所有剩余频率。

在音频应用中,有时必须仅通过一定范围的频率,因此该频率范围不会在0Hz开始或者在非常高的频率下结束,但这些频率在一定范围内,无论是宽还是窄。这些频段通常被称为带宽。

:带通滤波器的框图

被动带通滤波器

通过级联无源低通和被动高通滤波器获得带通滤波器。这种布置将提供仅通过某些频率的选择性滤波器。该新的RC滤波器电路可以通过窄频率范围或广泛的频率。

该通道范围窄或宽范围的频率范围取决于被动低通和高通滤波器级联的方式。上截止频率取决于过滤器设计。此频带通滤波器仅显示为频率选择滤波器。

被动带传递RC滤波器图像1

上图显示了带通滤波器电路。给出的输入是正弦信号。低通和高通组合的性质给我们带通滤波器。通过在串联中布置一组RC元素和并行中的另一组RC元素电路表现得像带通滤波器一样。

这为我们提供了第二次汇接器,因为电路有两个无功组件。一个电容属于低通滤波器,另一个电容属于高通滤波器。没有输入信号的任何变化,该频带通过滤波器将通过一定范围的频率。该过滤器不会在信号中产生任何额外的噪声。

电路的截止频率可以计算如下:

FC= 1 /(2πrc)

通过调节高通和低通滤波器的截止频率,我们可以获得带通滤波器的通频带的适当宽度。

由于该过滤器通过频带,因此该滤波器包含两个切断频率,较低截止频率的F.L.'更高的截止频率'fH'。因此,通过滤光器的频率的范围称为滤波器的带宽。通常,电路的带宽可以通过频率的f计算H和F.L.'。

BW = F.H- FL.

在哪里,'fH'是高通滤波器的截止频率和'fL.'是低通滤波器的截止频率。'BW'是过滤器的带宽。带通滤波器将通过高通滤波器的截止频率的频率,低于低通滤波器的切断频率。

这表明低通滤波器的切断频率必须高于高通滤波器的切断频率。

使用R,L和C组件的带通滤波器

带通滤波器电路设计通过使用电感器,电容和电阻如下所示。

图:使用R,L和C组件的带通滤波器电路

通过使用以下等式可以配制作为“谐振峰”的带通滤波器的中心频率。

FC= 1 /2π√(LC)

其中L =单位在亨利(h)中的电感的电感。

C =电容器的电容,其单位位于Farad(F)中。

我们还可以设计带电感器的带通滤波器,但我们知道由于电容器的高电抗,带RC元件的带通滤波器设计比RL电路更具优势。

带通滤波器的频率响应

图:频率响应

极点频率近似等于最大增益的频率。

带通滤波器的频率响应曲线如下所示:由于电路的输入电抗,带通滤波器的理想特性和实际特性是不同的。

:带通滤波器的频率响应

输入信号的增益可以通过拍摄20个log来计算(v出去/ V.)。根据电路的固有特性,该范围可能非常大。信号在低频下衰减,输出在每十年+20 dB的斜率下增加或每倍频值6 dB,直到频率达到较低的频率'fl'。

在此频率下,信号的增益达到值1 /√2= 70.7%。

截止频率后FL.输出将随着频率的增加而增加,频率为-20 dB,每十年的速率,并且达到最大增益,并且该增益达到恒定,直到它达到更高的切断频率'f_h'。在较高的截止频率之后,输出在-20dB /十年或-6db / octave的斜率下减小。

以前我们已经看到,一阶滤波器的相移为90°。我们知道带通滤波器是二阶滤波器,因此相移是180°的第一阶滤波器的两倍。相位角随着频率的增加而变化。在中心频率下,输出和输入信号彼此同相。

在谐振频率下方输出信号导致输入信号,并且输出信号滞后的谐振频率下方。输入信号的幅度总是大于输出信号。为了增加电路的增益,电阻R1值必须高于电阻R2。

带通滤波器中心频率

通过计算较低和上截止频率的几何平均值,可以获得输出增益最大值的“中心频率”或“谐振频率”。

FR.2= F.HX F.L.

fr =√(fHX F.L.

其中fr是谐振频率或中心频率

FH- 是高-3 dB截止频率

FL.- 是较低的-3 dB截止频率

频带通过过滤器示例

让我们假设带通滤波器将允许从1 kHz到30 kHz的频率,并且它包含10kΩ电阻。通过考虑这些值,我们可以计算电容器的电容。

我们已经知道,低通滤波器的切断频率值必须高于高通滤波器。因此,高通滤波器的切断频率为1 kHz,低通滤波器的截止频率为30 kHz。

在高通滤波器阶段

FL.= 1 kHz和电阻r =10kΩ

C = 1 /(2πFL.R)= 1 /(2 *π* 1000 * 1000)= 15.8 NF

在低通滤波器阶段

FH= 30 kHz和电阻r =10kΩ

C = 1 /(2πFHR)= 1 /(2 *π* 30000 * 10000)= 510 PF

从上面的计算,高通滤波器所需的电容值为15.8 NF,低通滤波电容值为510PF。

被动带传递滤波器摘要

通过级联低通和高通滤波器获得带通滤波器。它是二阶滤波器,因为它包含两个反应元素。滤波器的顺序取决于在电路中使用的级联电路的数量。

输出信号的增益总是小于输入信号。输出信号同相的中心频率,但下方的中心频率输出信号导致相位频率+ 90°和高中心频率的偏移输出信号将相位滞后,相移-90°。

带通滤波器的实际特性是关于理想特性的比特。该变化主要是由于具有低通滤波器的高通滤波器的级联。

输出增益总是小于Unity。当我们在高通和低通滤波器之间提供电气隔离时,我们可以获得更好的过滤器性能。

带通滤波器将优化接收器的灵敏度。首先将高通滤波器添加到设计中后来添加了低通滤波器。即使如果我们先添加低通滤波器,那么它将永远不会改变输出信号。

过滤器的质量因子将取决于电阻值R1。如果R1低,则质量因数较低,如果R1值高,则质量系数高。

带通滤波器的应用

  • 这些用于发射器和接收器电路的无线通信介质中。在发射器部分中,该滤波器将通过唯一所需的信号并减少与其他站的信号干扰。在接收器部分中,它将有助于来自不希望的信号穿透到通道。
  • 这些用于优化接收器的信噪比。
  • 它们用于光通信区域,如LIDARS。
  • 它们用于一些滤色器的滤色技术。
  • 这些也用于eeg等医疗领域仪器。
  • 在电话应用中,在DSL拆分电话和宽带信号。

2回复

  1. 我想制作一个传递536到542 MHz的被动带通,并阻止更高/更低的频率。应用是电视天线组合,得到一个天线,只能将一个通道添加到整个信号。中心频率为539MHz。您可以帮助我识别电阻器,电容器以及如何如何塑造电感器?

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