Нископропусни филтер: ЛПФ помоћу Оп-Амп-а и апликација

Нископропусни филтер: ЛПФ помоћу Оп-Амп-а и апликација

Филтер се може дефинисати јер је то једна врста кола која се користи за преобликовање, модификовање и на други начин одбацивање свих нежељених фреквенција сигнала. Идеалан РЦ филтер поделиће и омогућити прослеђивање улазних сигнала (синусоидних) у зависности од фреквенције. Генерално, у нискофреквентним (<100 kHz) applications, passive филтери конструисани су помоћу компонената отпорника и кондензатора. Дакле, познато је као пасивни РЦ филтер . Слично томе, за високофреквентне (> 100 кХз) сигнале пасивни филтри могу бити пројектовани са компонентама кондензатора отпорник-индуктор-кондензатор. Дакле, ови кругови су названи пасивним РЛЦ кола . Ови филтери се тако зову на основу опсега фреквенције сигнала који пропуштају да их проследи. Уобичајено се користе три дизајна филтера као што су нископропусни филтер, високопропусни филтер , и опсежни филтер . Овај чланак говори о прегледу нископропусног филтера.



Шта је нископропусни филтер?

Тхе дефиниција нископропусног филтера или ЛПФ је једна врста филтера који се користи за пропуштање сигнала са ниском фреквенцијом, као и за слабљење са високом фреквенцијом од жељене граничне фреквенције. Тхе фреквентни одзив нископропусног филтра углавном зависи од Лов пасс дизајн филтера . Ови филтери постоје у неколико облика и дају глаткији тип сигнала. Дизајнери ће често користити овај филтер попут прототипа филтера са импедансом, као и ширином појаса.


Пожељни филтер се добија из узорка балансирањем пожељне импедансе и ширине опсега и мења се у жељени тип опсега попут нископропусни (ЛПФ), високопропусни (ХПФ) , банд-пасс (БПСФ) или банд-стоп (БСФ).



Нископропусни филтер првог реда

ЛПФ првог реда приказан је на слици. Шта је ово коло? Једноставан интегратор. Имајте на уму да је интегратор основни градивни елемент за ЛПФ-ове.

Нископропусни филтер првог реда

Нископропусни филтер првог реда



Претпоставимо З1 = 1 / 𝑗⍵𝐶1

В1 = Ви * 𝑍1 / 𝑅1 + 𝑍1 = Ви (1 / 𝑗⍵𝐶1) / 𝑅1 + (1 / 𝑗⍵𝐶1)


= Ви 1 / 𝑗𝜔𝐶1𝑅1 + 1

= Ви 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1

Ево с = ј⍵

функција преноса нископропусног филтера је

𝑉1 / 𝑉𝑖 = 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1

Излаз се смањује (ослабљује) обрнуто од фреквенције. Ако је фреквенција удвостручена, излаз је упола (-6 дБ за свако удвостручавање фреквенције у супротном - 6 дБ по октави). Ово је ЛПФ првог реда и одвајање је на -6 дБ по октави.

Нископропусни филтер другог реда

Тхе нископропусни филтер другог реда приказан је на слици.

Нископропусни филтер другог реда

Нископропусни филтер другог реда

Претпоставимо З1 = 1 / 𝑗⍵𝐶1

В1 = Ви 𝑍1 / 𝑅1 + 𝑍1

Ви * (1 / 𝑗⍵𝐶1) / 𝑅1 + (1 / 𝑗⍵𝐶1)

Ви 1 / 𝑗𝜔𝐶1𝑅1 + 1

= Ви 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1

Ево с = ј⍵

Функција преноса нископропусног филтра

𝑉1 / 𝑉𝑖 = 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1

Претпоставимо З2 = 1 / 𝑗⍵𝐶1

В1 = Ви 𝑍2 / 𝑅2 + 𝑍2

Ви * (1 / 𝑗⍵𝐶2) / 𝑅2 + (1 / 𝑗⍵𝐶2)

Ви 1 / 𝑗𝜔𝐶2𝑅2 + 1

= Ви 1 / 𝑠𝐶2𝑅2 + 1

Ви (1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1) * (1 / 𝑠𝐶2𝑅2 + 1)

= 1 / (𝑠2𝑅1𝑅2𝐶1𝐶2 + 𝑠 (𝑅1𝐶1 + 𝑅2𝐶2) +1)

Стога је преносна функција једначина другог реда.

𝑉𝑜 / 𝑉𝑖 = 1 / (𝑠2𝑅1𝑅2𝐶1𝐶2 + 𝑠 (𝑅1𝐶1 + 𝑅2𝐶2) +1)

Излаз се смањује (умањује) обрнуто од квадрата фреквенције. Ако фреквенција удвостручи излаз, 1/4. (- 12 дБ за свако удвостручавање фреквенције или - 12 дБ по октави). Ово је нископропусни филтер другог реда и напон је на -12 дБ по октави.

Тхе плоха боде нископропусног филтра приказано је доле. Генерално, фреквенцијски одзив нископропусног филтера означава се помоћу Бодеове цртежа, а овај филтер се одликује својом граничном фреквенцијом као и брзином одбацивања фреквенције

Нископропусни филтер помоћу опционог појачала

Оп-ампери или операциона појачала испоручују врло ефикасне нископропусне филтере без употребе индуктора. Повратна петља оп-појачала може се интегрисати са основним елементима филтера, тако да се ЛПФ високих перформанси лако формирају употребом потребних компоненти, осим индуктора. Тхе примене оп-појачала ЛПФ-ови се користе у различитим областима напајања до излаза ДАЦ (дигитално аналогни претварачи) за уклањање алиас сигнала као и других апликација.

Прво наручите активни ЛПФ круг помоћу Оп-Амп-а

Тхе дијаграм кола једног пола или првог реда активни нископропусни филтер приказано је доле. Коло на нископропусни филтер који користи оп-амп користи кондензатор преко повратног отпора. Ово коло има ефекта када се фреквенција повећава за побољшање нивоа повратне спреге, тада реактивна импеданса кондензатора опада.

Нископропусни филтер првог налога помоћу опционог појачала

Нископропусни филтер првог налога помоћу опционог појачала

Прорачун овог филтера може се извршити радом на фреквенцији на којој реактанција кондензатора може бити једнака отпору отпорника. То се може добити помоћу следеће формуле.

Ксц = 1 / π ф Ц.

Где је „Ксц“ капацитивна реактанса у охима

‘Π’ је стандардно слово и вредност овог је 3,412

„Ф“ је фреквенција (јединице-Хз)

„Ц“ је капацитет (јединице-фараде)

Појачање у опсегу ових кола може се израчунати на једноставан начин уклањањем ефекта кондензатора.

Будући да су ове врсте кругова корисне за смањење појачања при високим фреквенцијама, као и да нуде крајњу брзину одмотавања од 6 дБ за сваку октаву, што значи да се напон о / п дели за свако понављање у фреквенцији. Дакле, ова врста филтера је именована као филтер првог реда или једнополни нископропусни филтер.

Активни ЛПФ круг другог реда помоћу Оп-Амп-а

Коришћењем операциони појачавач , могуће је дизајнирати филтере у широком опсегу са различитим нивоима појачања, као и моделе са избацивањем. Овај филтер нуди одзив на ширину опсега, као и појачање јединице.

Активни ЛПФ круг другог реда помоћу Оп-Амп-а

Активни ЛПФ круг другог реда помоћу Оп-Амп-а

Израчунавање вредности кола није компликовано за одговор од Буттервортхов нископропусни филтер & јединство добитак. Значајно пригушивање је неопходно за ове кругове и закључују се вредности односа кондензатора и отпорника.

Р1 = Р2

Ц1 = Ц2

ф = 1 - √4 π Р Ц2

Приликом одабира вредности, уверите се да ће вредности отпорника пасти у том подручју између 10 килограма охма и 100 кило охма. Ово је вредно јер импеданса о / п кола расте за фреквенцију и спољне вредности овог одељка могу променити радњу.

Калкулатор нископропусних филтера

За РЦ коло нископропусног филтера , калкулатор нископропусних филтера израчунава фреквенцију укрштања и уцртава Графикон нископропусног филтра која је позната као наговештај.

На пример:

Функција преноса нископропусног филтера може се израчунати помоћу следеће формуле ако знамо вредности отпорника и кондензатора у колу.

Воут (и) / Вин (с) + 1 / ЦР / с + 1 / ЦР

Израчунајте вредност фреквенције за дати отпорник као и вредности кондензатора

фц = 1/2 πРЦ

ЛПФ таласни облик

ЛПФ таласни облик

Апликације нископропусних филтера

Примене нископропусних филтера укључују следеће.

  • Нископропусни филтри се користе у телефонским системима за претварање фреквенција звука у звучнику у опсег гласовног опсега.
  • ЛПФ-ови се користе за филтрирање високофреквентног сигнала који је познат као „шум“ из кола, јер се сигнал пропушта кроз овај филтер, тада се елиминише већина високофреквентног сигнала, као и очигледан шум.
  • Нископропусни филтер у обрађиванње слике за побољшање слике
  • Понекад су ови филтри познати као високи или високи рез због примене у звуку.
  • Нископропусни филтер се користи у РЦ колу које је познато као РЦ нископропусни филтер .
  • ЛПФ се користи као интегратор попут РЦ кола
  • У ДСП са више брзина, док се извршава Интерполатор, ЛПФ се користи као филтер за заштиту од обраде слике. Слично томе, када се извршава дециматор, овај филтер се користи као анти-алиасинг филтер.
  • Нископропусни филтери се користе у пријемницима попут супер хетеродина за ефикасан одговор основних сигнала.
  • Нископропусни филтер се користи у сигналима медицинских уређаја који долазе из људског тела док су испитивања помоћу електрода мање фреквентна. Тако ови сигнали могу да пролазе кроз ЛПФ за уклањање нежељеног амбијенталног звука.
  • Ови филтери се користе за претварање амплитуде радног циклуса као и за детекцију фазе у фазно закључаној петљи.
  • ЛПФ се користи у АМ радију за детектор диода за промену АМ модулисаног сигнала средње фреквенције у аудио сигнал.

Дакле, овде се ради о а нископропусни филтер . Дизајн ЛПФ заснованог на оп-амп је једноставан за дизајн, као и сложенији дизајн помоћу различитих врста филтера. За више примена, ЛПФ пружа изванредне перформансе. Ево питања за вас, која је главна функција нископропусног филтра?