I circuiti filtro filtrano le frequenze all'interno dei circuiti elettronici. Questi circuiti utilizzano una combinazione di resistori e condensatori come i loro elementi costitutivi fondamentali. Questo circuito di filtro è necessario nello schema a blocchi dell'alimentatore dopo il circuito raddrizzatore perché trasforma una corrente alternata pulsante in corrente continua e fornisce solo una direzione. Un circuito di filtro stacca la componente CA disponibile all'interno dell'uscita raddrizzata e consente alla componente CC di arrivare al carico. Sono disponibili diversi tipi di filtri, tra questi filtro passa banda (BPF) è uno dei tipi. Questo filtro consente frequenze in una gamma specifica di frequenza e attenua le frequenze quando è fuori gamma. Questi filtri sono disponibili in diversi tipi ma il BPF passivo è uno dei tipi. Quindi, questo articolo fornisce brevi informazioni su a filtro passa banda passivo , il suo funzionamento e le sue applicazioni.
Cos'è un filtro passa banda passivo?
La combinazione del filtro passa basso e del filtro passa alto è nota come filtro passa banda passivo. Questo tipo di filtro consente una determinata banda di frequenze e blocca tutte le frequenze rimanenti. Questo è un circuito elettrico che utilizza solo elementi passivi come R, C e L. Quindi questo filtro è realizzato collegando in cascata due filtri come LPF e HPF. L'uso principale di un filtro passa banda passivo è in un amplificatore audio . A volte negli amplificatori audio richiediamo un certo intervallo di frequenza che non inizi da 0 Hz e non un'alta frequenza, sebbene richiediamo un certo intervallo di banda di frequenza, sia più ampio che ristretto.
Schema elettrico del filtro passa banda passivo
Il filtro passivo utilizza solo componenti passivi come; resistori, induttori e condensatori. Pertanto, il filtro passa banda passivo può utilizzare anche componenti passivi e non utilizza il amplificatore operazionale per l'amplificazione. La parte di amplificazione simile ad un filtro passa banda attivo non è presente all'interno di un filtro passa banda passivo. Lo schema elettrico del filtro passa banda passivo include anche i circuiti del filtro passa alto e passa basso. Quindi la prima parte del circuito è per l'HPF passivo mentre la seconda metà del circuito è per l'LPF passivo.
Progettazione del filtro passa banda passivo
La progettazione del filtro passa banda passivo può essere eseguita semplicemente utilizzando resistori e condensatori. Il circuito del filtro passa banda passivo non necessita di alimentazione e non viene utilizzato per alcuna amplificazione attiva. Questi tipi di filtri passa-banda vengono utilizzati in aggiunta a un circuito attivo per fornire l'amplificazione, ma da soli non forniscono alcuna amplificazione. Questi filtri sono progettati con una combinazione di HPF e LPF.
I componenti richiesti per realizzare questo circuito includono principalmente; condensatori – 1nF e 1μF, resistori – 150Ω e 16KΩ. Per costruire questo circuito, questo circuito necessita solo di resistori e condensatori. Per questo circuito di filtro, la banda passante varia da 1 KHz a 10 KHz per i valori di resistori e condensatori scelti. Se modifichiamo queste frequenze, i valori dei resistori e dei condensatori devono essere modificati.
Questo circuito ha due parti come il filtro passa alto e a filtro passa basso . La prima parte di questo circuito è composta da R1 e C1 per formare l'HPS. Quindi questo filtro lascia semplicemente passare tutte le frequenze oltre il punto in cui è progettato principalmente per passare. Questo design del filtro costituisce semplicemente il punto di frequenza di taglio inferiore, ma il punto di frequenza di taglio inferiore richiesto in questo circuito è 1 KHz. Pertanto, l'HPF consente frequenze superiori a 1 KHz.
La frequenza di taglio inferiore può essere calcolata con la seguente formula.
La frequenza di taglio inferiore = 1/2πR1C1.
Conosciamo i valori del resistore e del condensatore; R1 = 150Ω e C1 = 1μF, quindi sostituiamo questi valori nell'equazione sopra e possiamo ottenere;
La frequenza di taglio inferiore = 1/2π(150Ω)*(1μF) => 1061 Hz => 1KHz.
Questo filtro consente tutte le frequenze superiori a 1 KHz e blocca semplicemente tutte le frequenze o attenua notevolmente tutte le frequenze inferiori a 1 KHz.
Allo stesso modo, la seconda parte di questo circuito è composta dal resistore R2 e dal condensatore C2 per formare l'LPF. Questo filtro blocca tutte le frequenze sotto il punto di taglio.
Qui abbiamo bisogno che la frequenza di taglio più alta sia di 10 KHz all'interno di questo circuito di filtro, quindi questo circuito consente semplicemente al di sotto di 10 KHz di far passare tutte le frequenze e blocca tutte le frequenze al di sopra del punto di 10 KHz.
La formula per calcolare la frequenza di taglio più alta è la stessa della frequenza di taglio più bassa, frequenza => 1/2π R2C2
Conosciamo i valori del resistore R2 e del condensatore C2 come; R2 = 16KΩ e C2 = 1nF, quindi sostituisci questi due valori nell'equazione sopra quindi possiamo ottenere;
Frequenza di taglio più alta = 1/2π(16KΩ)*(1nF)= 9952Hz => 10KHz.
Pertanto, l'HPF consente tutte le frequenze al di sopra del punto di taglio inferiore mentre l'LPF consente tutte le frequenze al di sotto della frequenza di taglio più alta. Quindi questo creerà un filtro passa banda in cui il filtro ha una banda passante tra le frequenze di taglio inferiori e superiori.
Per evitare l'effetto di carico sull'LPF da parte dell'HPF, si consiglia che il valore del resistore R2 sia inferiore a 10 (o) superiore al resistore R1. In questo circuito, aumentiamo il valore del resistore R2 100 volte.
Lavorando
Questo circuito funziona consentendo segnali a piena potenza tra il filtro passa basso e il filtro passa alto frequenze. Se il filtro passa-basso (LPF) è progettato per la frequenza di 2 KHz mentre il filtro passa-alto (HPF) è progettato per la frequenza di 200 Hz, allora questo circuito genera segnali di uscita tra 200 Hz e 2 KHz con una potenza quasi massima o completa.
Quando i segnali generati sono al di fuori di questo intervallo, le frequenze verranno notevolmente attenuate, quindi le loro ampiezze sono molto basse rispetto all'ampiezza del segnale all'interno della banda passante. La banda passante si riferisce ai segnali tra i filtri passa alto e passa basso che vengono trasmessi a piena potenza.
Qui, la banda passante è compresa tra 200 Hz e 2 KHz, quindi la frequenza di taglio bassa è 200 Hz e la frequenza di taglio alta è 2 KHz. Nella banda passante, queste due frequenze sono i due punti all'interno della banda passante in cui si verifica una caduta di ampiezza di 3 dB. Quindi questo calo è equivalente a 0,707VPEAK.
Nel seguente grafico passa-banda è presente l'ampiezza di picco (VPEAK). Qui l'ampiezza diminuirà ogni volta che ottieni queste due frequenze. Una volta raggiunti 0,707 VPEAK, questo sarà il punto di taglio di 3 dB che indica metà della potenza massima. Dopo i punti di taglio di 3 dB, si verifica un forte calo di ampiezza, quindi le frequenze al di fuori delle frequenze di taglio sono altamente attenuate.
Qui abbiamo due frequenze principali; la frequenza di taglio inferiore a 1 KHz e la frequenza di taglio superiore a 10 KHz. Quindi la frequenza centrale è conosciuta come la frequenza tra la frequenza di taglio superiore e quella inferiore che viene misurata utilizzando la formula √(f1)(f2) => √ (1061)(9952) => 3249 Hz.
Il segnale di uscita attorno a questa frequenza ha la massima potenza e si trova al suo valore di picco più alto. Quando ci avviciniamo a questa frequenza, il valore si attenuerà o si ridurrà in ampiezza. L'ampiezza è 0,707VPEAK alle frequenze di taglio. Ad esempio, se VPEAK misura 10 Volt da picco a picco alle frequenze di taglio, l'ampiezza è circa 7 V perché 10 V * 0,707 V => 7 V.
Guadagno del filtro passa banda passivo
Il guadagno del filtro passa banda passivo è sempre inferiore al segnale di ingresso, quindi il guadagno di uscita è inferiore all'unità. Il segnale di uscita alla frequenza centrale è all'interno della fase, sebbene il segnale di uscita al di sotto della frequenza centrale conduca la fase con uno spostamento di +90° e il segnale di uscita al di sopra della frequenza centrale ritarderà all'interno della fase di uno spostamento di fase di -90°. Ogni volta che forniamo l'isolamento elettrico tra i due filtri, possiamo ottenere prestazioni migliori del filtro.
Applicazioni
IL applicazioni dei filtri passa banda passivi include il seguente.
- Il filtro passa banda passivo viene utilizzato per isolare o filtrare determinate frequenze che si trovano in una banda (o) gamma di frequenze specifica.
- Questi filtri vengono utilizzati all'interno di circuiti di amplificatori audio o applicazioni simili; controlli di tono del preamplificatore (o) filtri crossover degli altoparlanti.
- Questi si applicano ai circuiti trasmettitore e ricevitore all'interno comunicazone wireless medio.
Quindi, questa è una panoramica di un passivo filtro passa banda, circuiti , funzionanti e le loro applicazioni. Questo filtro è la combinazione di HPF e LPF e consente una gamma di frequenza selettiva. Questo circuito di filtro consente una gamma di frequenze ampia e ristretta. La frequenza di taglio superiore e inferiore dipende principalmente dal design del filtro. Ecco una domanda per te: cos'è il BPF?
