Naujienos

Pasyvūs juostiniai filtraigalima pagaminti sujungiant žemo dažnio filtrą su aukšto dažnio filtru

Pasyvus juostinis filtras gali būti naudojamas tam tikriems dažniams, esantiems tam tikroje dažnių juostoje arba diapazone, izoliuoti arba filtruoti. Paprasto RC pasyvaus filtro ribinį dažnį arba ƒc tašką galima tiksliai valdyti naudojant tik vieną rezistorių, sujungtą nuosekliai su nepoliarizuotu kondensatoriumi, ir priklausomai nuo to, kaip jie sujungti, matėme, kad gaunamas žemo dažnio arba aukšto dažnio filtras.

Vienas paprastas šių pasyviųjų filtrų tipų panaudojimo būdas yra garso stiprintuvų taikymuose arba grandinėse, pavyzdžiui, garsiakalbių kryžminimo filtruose arba išankstinio stiprintuvo tonų valdikliuose. Kartais reikia praleisti tik tam tikrą dažnių diapazoną, kuris neprasideda ties 0 Hz (nuolatinė srovė) arba nesibaigia ties kokiu nors aukštesniu aukšto dažnio tašku, bet yra tam tikrame dažnių diapazone arba juostoje, siauroje arba plačioje.

Sujungdami arba „kaskaduodami“ vieną žemo dažnio filtro grandinę su aukšto dažnio filtro grandine, galime sukurti kito tipo pasyvųjį RC filtrą, kuris praleidžia pasirinktą dažnių diapazoną arba „juostą“, kuri gali būti siaura arba plati, tuo pačiu slopindamas visus, kurie yra už šio diapazono ribų. Šis naujo tipo pasyviojo filtro išdėstymas sukuria dažnio selektyvųjį filtrą, paprastai vadinamą juostiniu filtru arba trumpai BPF.

Skirtingai nuo žemo dažnio filtro, kuris praleidžia tik žemo dažnio diapazono signalus, arba aukšto dažnio filtro, kuris praleidžia aukštesnio dažnio diapazono signalus, juostinis filtras praleidžia signalus tam tikroje dažnių „juostoje“ arba „sklaidoje“, neiškraipydamas įvesties signalo ir nesukeldamas papildomo triukšmo. Ši dažnių juosta gali būti bet kokio pločio ir paprastai vadinama filtro pralaidumu.

Juostos plotis paprastai apibrėžiamas kaip dažnių diapazonas tarp dviejų nurodytų dažnio ribinės vertės taškų (ƒc), kurie yra 3 dB žemiau maksimalaus centro arba rezonansinio piko, tuo pačiu slopindami arba silpnindami kitus už šių dviejų taškų ribų.

Tada plačiai paplitusiems dažniams galime tiesiog apibrėžti terminą „juostos plotis“, BW kaip skirtumą tarp apatinio ribinio dažnio (ƒcLOWER) ir aukštesnio ribinio dažnio (ƒcHIGHER) taškų. Kitaip tariant, BW = ƒH – ƒL. Akivaizdu, kad pralaidumo juostos filtras veiktų tinkamai, žemo dažnio filtro ribinis dažnis turi būti didesnis nei aukšto dažnio filtro ribinis dažnis.

„Idealus“ juostinis filtras taip pat gali būti naudojamas tam tikriems dažniams, esantiems tam tikroje dažnių juostoje, izoliuoti arba filtruoti, pavyzdžiui, triukšmo slopinimui. Juostiniai filtrai paprastai vadinami antros eilės filtrais (dvipoliais), nes jų grandinės konstrukcijoje yra „du“ reaktyvūs komponentai – kondensatoriai. Vienas kondensatorius yra žemo dažnio grandinėje, o kitas – aukšto dažnio grandinėje.

Aukščiau pateikta Bode diagrama arba dažnio atsako kreivė rodo juostinio filtro charakteristikas. Čia signalas silpninamas esant žemiems dažniams, o išėjimo įtampa didėja +20 dB/dekadai (6 dB/oktava) nuolydžiu, kol dažnis pasiekia „apatinį ribinį“ tašką ƒL. Esant šiam dažniui, išėjimo įtampa vėl yra 1/√2 = 70,7 % įėjimo signalo vertės arba -3 dB (20*log(VOUT/VIN)) įėjimo įtampos.

Išvesties signalas išlieka maksimaliu stiprinimu, kol pasiekia „viršutinį ribinį“ tašką ƒH, kur išvesties signalas mažėja -20 dB/dekadai (6 dB/oktava) greičiu, silpnindamas bet kokius aukšto dažnio signalus. Didžiausio išvesties stiprinimo taškas paprastai yra dviejų -3 dB verčių tarp apatinio ir viršutinio ribinių taškų geometrinis vidurkis ir vadinamas „centrinio dažnio“ arba „rezonansinio piko“ verte ƒr. Ši geometrinė vidurkio vertė apskaičiuojama taip: ƒr² = ƒ(VIRŠUTINIS) x ƒ(ŽEMUTINIS).

Ajuostinis filtraslaikomas antros eilės (dviejų polių) tipo filtru, nes jo grandinės struktūroje yra „du“ reaktyvūs komponentai, tai fazės kampas bus dvigubai didesnis nei anksčiau matytų pirmos eilės filtrų, t. y. 180°. Išėjimo signalo fazės kampas LENKIASI už įėjimo fazės kampą +90° iki centrinio arba rezonansinio dažnio, ƒr taško, kuriame jis tampa „nuliniu“ laipsniu (0°) arba „fazėje“, o tada, didėjant išėjimo dažniui, atsilieka nuo įėjimo -90°.

Viršutinį ir apatinį juostinio filtro ribinio dažnio taškus galima rasti naudojant tą pačią formulę, kaip ir žemo, ir aukšto dažnio filtrams, pavyzdžiui.