Vad är ett bandpassfilter? Kretsschema, typer och applikationer

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





I signalbehandling , filter är en typ av enheter som används för att tillåta nödvändiga frekvenskomponenter samt ta bort oönskade frekvenskomponenter. Filtrering kan definieras eftersom gränssnittssignalens bakgrundsbrus kan minskas genom att ta bort vissa frekvenser. Filterets krets kan användas för att förena LPF och HPF egenskaper till ett enda filter som kallas ett bandpassfilter. Det finns olika typer av filter tillgänglig som analog / digital, aktiv / passiv, linjär / icke-linjär, tidsvariant / tidsvariant. Den här artikeln diskuterar en översikt över bandpassfiltret med applikationer

Vad är Band Pass Filter?

De definitionen av bandpassfiltret är en krets som tillåter signalerna att strömma mellan två specifika frekvenser, även om de delar dessa signaler med andra frekvenser. Dessa filter finns i olika typer, några av BPF- bandpassfilterdesign kan göras med en extern kraft såväl som aktiv komponenter såsom integrerade kretsar, transistorer , som namnges som en aktivt bandpassfilter . På samma sätt använder vissa av filtren alla typer av strömkällor såväl som passiva komponenter som kondensatorer och induktorer , som namnges som ett passivt bandpassfilter.




Dessa filter är tillämpliga i trådlösa sändare såväl som mottagare. I en sändare kan en BPF användas för att begränsa utsignalens bandbredd mot den minsta nödvändiga nivån och sända data vid önskad hastighet och form. På samma sätt, i en mottagare, låter detta filter signalerna i ett gynnat frekvensområde avkodas, medan de håller sig borta från signaler vid onödiga frekvenser. Signal / brus (S / N) -förhållandet för en mottagare kan optimeras av en BPF.

Band Pass Filter Circuit

Det bästa exemplet på en bandpassfilterkrets är RLC-krets som visas nedan. Detta filter kan också utformas genom att förena en LPF och HPF. I BPF illustrerar Bandpass ett slags filter, annars filtreringsförfarande. Det ska skiljas från passband som hänvisar till den verkliga delen av det påverkade spektrumet. Ett idylliskt bandpassfilter har ingen förstärkning och dämpning, så det är helt jämnt passband. Det dämpar alla frekvenser utanför passbandet helt.



Band Pass Filter Circuit

Band Pass Filter Circuit

Praktiskt taget är bandpassfiltret inte idealiskt och dämpar inte alla frekvenser utanför det önskade frekvensvalet helt. Särskilt finns det en sektion precis utanför det föreslagna passbandet varhelst frekvenser dämpas, dock inte kasseras som kallas som filteravrullning, & vanligtvis specificeras det i dB för dämpning för varje oktav, i övrigt decennium av frekvens. I allmänhet ser filterdesignen ut att bygga avrullningen så tunn som möjligt och låter därför filtret göra den föreslagna designen. Ofta kan detta uppnås på bekostnad av passband krusning annars stoppband krusning.

Filtret bandbredd kan definieras som skillnaden mellan den övre och den lägre frekvensen. Formfaktorn är andelen bandbredd beräknad med två olika dämpningsvärden för bestämning av avskärningsfrekvensen. Exempelvis betyder en formfaktor 2: 1 vid 20/2 dB bandbredden beräknad bland frekvenser vid 20 dB dämpning som beräknas bland frekvenser vid 2 dB dämpning. Optiska BPF: er används ofta i fotografering såväl som belysningsarbete i teater. Dessa typer av filter tar konturerna av en klar färgad film annars ark.


Olika typer av bandpassfilter

Kategoriseringen av bandpassfiltret kan göras i två typer såsom bredbandpassfilter samt smalt band passfilter .

Bredbandspassfilter

En WBF eller brett bandpassfilter (WBF) kan bildas genom att släppa lågpass såväl som högpass-segment som normalt är en annan krets avsedd för enkel design och handling.

Bredbandspassfilter

Bredbandspassfilter

Det känns igen med ett antal praktiska kretsar. Ett bandpassfilter med ± 20 dB / decennium kan bildas genom att använda de två sektionerna som en första ordningens lågpass såväl som högpassageringssektionerna kan tappas. På samma sätt kan ett bandpassfilter med ± 40 dB / decennium bildas genom att ansluta två andra ordningens filter i serie, nämligen lågpass- och högpassfilter (HPF). Detta betyder att bandpassfiltrets ordning (BPF) styrs med ordningen på lågpass & högpassfilter . De bandpassfilterdiagram visas nedan.

Frekvenssvar av BPF

Frekvenssvar av BPF

Ett bandpassfilter med ± 20 dB / decennium kan bestå av en första ordning HPF (högpassfilter) . En första order LPF (lågpassfilter) visas i följande figur med dess frekvensrespons.

Smalt bandpassfilter

Generellt använder ett smalt bandpassfilter flera återkopplingar. Detta bandpassfilter med en op-amp som visas i följande kretsschema. Huvuddragen i detta filter inkluderar huvudsakligen följande.

Smalt bandpassfilter

Smalt bandpassfilter

Ett annat namn på detta filter är ett filter för flera återkopplingar eftersom det innehåller två återkopplingsfält

En op-amp används i inverteringsläget

De frekvenssvar av detta filter visas i följande bild.

Frekvenssvar från NBPF

Frekvenssvar från NBPF

Vanligtvis kan utformningen av detta filter göras för exakta värden för mittfrekvens (fc) & bandbredd eller centrumfrekvens & svartvitt. De komponenter av denna krets kan bestämmas av följande förhållanden. Var och en av C1 och C2 kondensatorer kan tas till C för att förenkla designberäkningen.

R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc C (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ fc C

Från ovanstående ekvationer, vid medelfrekvens, betecknar Af förstärkningen, så Af = R3 / 2R1

Men Af bör uppfylla detta uttalande Av<2Q2

Flera återkopplingsfilters fc (mittfrekvens) kan ändras mot en ny frekvens fc utan att ändra bandbredd eller förstärkning. Detta kan uppnås bara genom att ändra R2 till R2 'så att

R2 '= R2 * ( fc / fc )två

Band Pass Filter Calculator

Följande krets är den passiva bandpassfilterkretsen. Genom att använda denna krets kan vi beräkna det passiva bandpassfiltret. Formeln för passiv bandpassfilter miniräknare visas nedan.

Passive Band Pass Filter Calculator

Passive Band Pass Filter Calculator

För låg avstängningsfrekvens = 1/2 R2C2

För hög avstängningsfrekvens = 1/2 R1C1

På samma sätt kan vi beräkna för aktiv inverterande op-amp BPF och aktiv non-inverterande op-amp BPF.

Bandpassfilterapplikationer

Tillämpningarna av bandpassfilter inkluderar följande.

  • Dessa filter är mycket tillämpliga på trådlösa sändare och mottagare .
  • Detta filter kan användas för att optimera S / N-förhållandet (signal-brus) såväl som mottagarens medkänsla.
  • Huvudsyftet med filtret i sändaren är att begränsa utsignalens BW till det valda bandet för kommunikationen.
  • BPF används också i stor utsträckning inom optik som LIDARS , lasrar etc.
  • Den bästa tillämpningen av detta filter är ljudsignalbehandling, varhelst ett specifikt intervall av ljudfrekvenser är nödvändigt men tar bort resten.
  • Dessa filter är tillämpliga i ekolod, instrument, medicinska och Seismologi applikationer
  • Dessa filter involverar kommunikationssystem för att välja en viss signal från en mängd olika signaler.

Därför handlar det här om band-pass filter teori som inkluderar kretsschema med arbetande, typer av bandpassfilter och dess applikationer. Av ovanstående information kan vi slutligen dra slutsatsen att de andra användningsområdena för dessa filter inkluderar i astronomi, tillåter dessa filter endast en enda del av ljusområdet i en enhet. Dessa filter kan hjälpa till att hitta var stjärnorna lutar sig till de stora serierna, känner igen röda skift osv. Här är en fråga till dig, vad är ett aktivt bandpassfilter?