Полосовые фильтры

Как создать полосовой фильтр

Существуют приложения, в которых необходимо отфильтровать конкретную полосу, или диапазон, или частоты от более широкого диапазона смешанных сигналов. Схемы фильтров могут быть спроектированы для выполнения этой задачи путем объединения свойств низких и высоких частот в одном фильтре. Результат называется полосой пропускания . фильтр.

Создание полосового фильтра из фильтра нижних и верхних частот можно проиллюстрировать с помощью блок-схем:

Блок-схема полосового фильтра на системном уровне.

Разработка полосового фильтра с использованием конденсаторов

В результате последовательной комбинации этих двух схем фильтров получается схема, которая позволяет пропускать только те частоты, которые не являются ни слишком высокими, ни слишком низкими. Вот как может выглядеть типичная схема с использованием реальных компонентов. Отклик полосового фильтра показан в.

Емкостной полосовой фильтр.

 емкостной полосовой фильтр v1 1 0 ac 1 грех г1 1 2 200 c1 2 0 2.5u c2 2 3 1u rload 3 0 1k .ac lin 20 100 500 .plot ac v (3) .конец 

Отклик емкостного полосового фильтра достигает пиков в узком частотном диапазоне.

Разработка полосового фильтра с использованием индукторов

Полосовые фильтры также могут быть сконструированы с использованием катушек индуктивности, но, как упоминалось ранее, реактивная «чистота» конденсаторов дает им конструктивное преимущество. Если бы мы разработали полосовой фильтр с использованием катушек индуктивности, он мог бы выглядеть примерно так:

Индуктивный полосовой фильтр.

Тот факт, что секция верхних частот идет «первой» в этой конструкции вместо секции нижних частот, не влияет на ее работу в целом. Он по-прежнему будет отфильтровывать все частоты, слишком высокие или слишком низкие.

Хотя общая идея объединения фильтров нижних и верхних частот вместе для создания полосового фильтра верна, она не лишена определенных ограничений.

Поскольку этот тип полосового фильтра работает, полагаясь на любой раздел для блокировки нежелательных частот, может оказаться затруднительным разработать такой фильтр, обеспечивающий беспрепятственное прохождение в желаемом частотном диапазоне.

И низкочастотный, и высокочастотный участки всегда будут в некоторой степени блокировать сигналы, и их совместное усилие в лучшем случае дает ослабленный (с уменьшенной амплитудой) сигнал, даже на пике частотного диапазона «полосы пропускания».

Обратите внимание на пик кривой на предыдущем анализе SPICE:напряжение нагрузки этого фильтра никогда не поднимается выше 0,59 вольт, хотя напряжение источника составляет полное вольт. Это ослабление сигнала становится более выраженным, если фильтр спроектирован так, чтобы быть более избирательным (более крутая кривая, более узкая полоса пропускаемых частот).

Существуют и другие методы для достижения работы в полосе пропускания без ущерба для мощности сигнала в полосе пропускания. Мы обсудим эти методы немного позже в этой главе.

ОБЗОР:

• полоса пропускания Фильтр отсеивает слишком низкие или слишком высокие частоты, обеспечивая легкий переход только к частотам в определенном диапазоне.
• Полосовые фильтры можно создать, наложив фильтр нижних частот на конец фильтра верхних частот, или наоборот.
• «Ослабить» означает уменьшение или уменьшение амплитуды. Когда вы уменьшаете громкость стереосистемы, вы «ослабляете» сигнал, отправляемый на динамики.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Рабочий лист активных фильтров