W tym poście dowiadujemy się, jak bez wysiłku projektować obwody filtrów audio, takie jak obwody filtrów górnoprzepustowych i dolnoprzepustowych, bez konieczności przechodzenia przez skomplikowaną symulację i obliczenia. Przedstawione projekty umożliwią tworzenie układów filtrujących tylko dla określonych pasm częstotliwości i zablokują wszystkie inne niepożądane częstotliwości.
Co to jest filtr górnoprzepustowy
Jak sama nazwa wskazuje, obwód filtra górnoprzepustowego jest zaprojektowany tak, aby tłumić wszystkie częstotliwości poniżej określonej wybranej częstotliwości i przepuszczać lub zezwalać na wszystkie częstotliwości powyżej tego progu. Zasada jest dokładnie odwrotna do obwodu filtra dolnoprzepustowego.
Zakres odcięcia jest generalnie w stosunkowo wyższym zakresie częstotliwości (w kHz),
Poniższy wykres odpowiedzi filtra górnoprzepustowego przedstawia obraz przebiegu wskazujący, w jaki sposób wszystkie częstotliwości poniżej wybranego progu odcięcia są stopniowo tłumione lub blokowane w miarę spadku częstotliwości.
Poniższe dwa obrazy są skonfigurowane jako standardowe obwody filtru górnoprzepustowego, z których pierwszy jest przeznaczony do pracy z podwójnym zasilaniem, a drugi jest przeznaczony do pracy z pojedynczym zasilaniem.
W obu powyższych konfiguracjach wzmacniacz operacyjny tworzy centralny aktywny komponent przetwarzający, podczas gdy powiązane rezystory i kondensatory podłączone do pinów wejściowych wzmacniacza operacyjnego są wprowadzane w celu określenia punktu odcięcia filtra górnoprzepustowego, w zależności od tego, jak wartości te komponenty pasywne są obliczane zgodnie ze specyfikacjami lub wymaganiami użytkowników.
Jak zaprojektować niestandardowy filtr górnoprzepustowy
Zgodnie z propozycją, aby szybko zaprojektować obwód filtra górnoprzepustowego, można zastosować następujące wzory i kolejne kroki do obliczenia odpowiednich rezystorów i kondensatorów.
Najpierw wybierz dowolnie odpowiednią wartość dla C1 lub C2, obie mogą być identyczne.
Następnie oblicz R1 za pomocą następującego wzoru:
R1 = 1 / √2 x π x C1 x Częstotliwość
Tutaj termin „częstotliwość” odnosi się do pożądanego górnoprzepustowego progu odcięcia, poniżej którego inne niepożądane częstotliwości muszą być stopniowo tłumione lub ignorowane.
Na koniec obliczyć R2 w taki sam sposób, jak powyżej, używając następującego równania:
R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Częstotliwość
Można zobaczyć wersję z pojedynczym zasilaniem obwodu filtra górnoprzepustowego obejmującą inny kondensator Cout, który wcale nie jest krytyczny i może być około 100 lub 1000 razy większy niż C1.
Powyższe dyskusje pokazują, jak łatwo każdy może szybko obliczyć i zaprojektować obwód filtra górnoprzepustowego dla konkretnego zastosowania, którym może być obwód sterowania wysokimi tonami, 10-pasmowy korektor graficzny Lub obwód kina domowego itp.
Jak działają filtry dolnoprzepustowe
Jak sama nazwa wskazuje obwody filtrów dolnoprzepustowych są zaprojektowane tak, aby przepuszczać lub przewodzić preferowany zakres częstotliwości poniżej lub poniżej pożądanego progu odcięcia oraz tłumić lub stopniowo blokować częstotliwości powyżej tej wartości.
Zwykle do wytwarzania takich obwodów filtrów stosuje się wzmacniacze operacyjne, ponieważ wzmacniacze operacyjne najlepiej nadają się do tych zastosowań ze względu na ich niezwykle wszechstronne właściwości.
Wykres przedstawiający częstotliwość w funkcji wzmocnienia
Poniższy wykres przedstawia typową odpowiedź częstotliwościową filtra dolnoprzepustowego w odniesieniu do wzmocnienia, możemy wyraźnie zobaczyć, jak odpowiedź osłabia się (stopniowo spada), gdy częstotliwość wzrasta powyżej określonego progu odcięcia.
Poniższe obrazy przedstawiają standard obwody filtra dolnoprzepustowego oparte na opampie . Pierwszy z nich wymaga zasilania z podwójnego zasilania, a drugi na jednym napięciu.
Projektowanie niestandardowego obwodu filtra dolnoprzepustowego
Komponenty R1, R2 i C1, C2 skonfigurowane z nieodwracającymi (+) i odwracającymi (-) pinoutami wejściowymi wzmacniacza operacyjnego w zasadzie decydują o zakresie odcięcia filtra i te muszą być obliczone optymalnie podczas projektowania obwód.
Aby obliczyć te parametry i szybko zaprojektować obwód filtra dolnoprzepustowego w ciągu kilku minut, można skorzystać z następujących wzorów i wyjaśnionych kroków:
Najpierw musimy znaleźć C1, które możemy zrobić, wybierając dowolną wartość według naszej wygody.
Następnie możemy obliczyć C2 ze wzoru:
C2 = C1 x 2
R1 i R2 mogą być identyczne i można je obliczyć za pomocą następującego wzoru:
R1 lub R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Częstotliwość.
tutaj „częstotliwość” jest zakresem, w którym oczekiwane jest przejście w punkcie odcięcia, lub pożądanym zakresem odcięcia.
Wartości Cin i Cout pokazane w filtrze dolnoprzepustowym z pojedynczym zasilaniem nie są krytyczne i mogą być od 100 do 1000 razy większe niż C1, co oznacza, że jeśli wybrałeś C1 jako 0,1 uF, mogą to być w dowolnym miejscu między 10 uF a 100 uF itp. • Specyfikację napięcia można wybrać tak, aby była dwukrotnie większa od używanego napięcia zasilania.
Wszystkie rezystory mają moc znamionową 1/4 W, 5% lub 1%.
To wszystko! .... korzystając z powyższej prostej techniki, możesz szybko zaprojektować dość dobry filtr dolnoprzepustowy i użyć go do konkretnego zastosowania, które może obejmować obwód muzyki wysokiego basu, aktywny głośnik krzyżuje się przez sieć lub zestaw kina domowego itp.
Więcej informacji: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing
Poprzedni: Obwód 8-funkcyjny Christmas Light Dalej: Obwód zmiennego zasilania LM324
