Novice

Pasivni pasovno prepustni filtrilahko se izvede z združitvijo nizkoprepustnega filtra z visokoprepustnim filtrom

Pasivni pasovno prepustni filter se lahko uporablja za izolacijo ali filtriranje določenih frekvenc, ki ležijo znotraj določenega pasu ali frekvenčnega območja. Mejno frekvenco ali točko ƒc v preprostem pasivnem RC filtru je mogoče natančno nadzorovati z uporabo samo enega upora, zaporedno vezanega z nepolariziranim kondenzatorjem, in odvisno od tega, v katero smer sta priključena, smo videli, da dobimo nizkoprepustni ali visokoprepustni filter.

Ena preprosta uporaba teh vrst pasivnih filtrov je v aplikacijah ali vezjih za avdio ojačevalnike, kot so križni filtri zvočnikov ali regulatorji tona predojačevalnika. Včasih je treba prepustiti le določeno območje frekvenc, ki se ne začnejo pri 0 Hz (enosmerni tok) ali končajo na neki zgornji visokofrekvenčni točki, ampak so znotraj določenega območja ali frekvenčnega pasu, bodisi ozkega bodisi širokega.

Z združevanjem ali »kaskadiranjem« enega vezja nizkoprepustnega filtra z vezjem visokoprepustnega filtra lahko ustvarimo drugo vrsto pasivnega RC filtra, ki prepušča izbrano območje ali »pas« frekvenc, ki so lahko ozke ali široke, hkrati pa duši vse tiste zunaj tega območja. Ta nova vrsta pasivne razporeditve filtrov ustvari frekvenčno selektiven filter, splošno znan kot pasovno prepustni filter ali na kratko BPF.

Za razliko od nizkoprepustnega filtra, ki prepušča le signale nizkofrekvenčnega območja, ali visokoprepustnega filtra, ki prepušča signale višjefrekvenčnega območja, pasovno prepustni filter prepušča signale znotraj določenega "pasu" ali "razpona" frekvenc, ne da bi pri tem popačil vhodni signal ali vnašal dodaten šum. Ta frekvenčni pas je lahko poljubne širine in je splošno znan kot pasovna širina filtra.

Pasovna širina je običajno opredeljena kot frekvenčno območje, ki obstaja med dvema določenima frekvenčnima mejnima točkama (ƒc), ki sta 3 dB pod maksimalnim središčem ali resonančnim vrhom, medtem ko slabita ali oslabljujeta druge točke zunaj teh dveh točk.

Za široko razširjene frekvence lahko preprosto definiramo izraz »pasovna širina«, BW, kot razliko med spodnjo mejno frekvenco (ƒcLOWER) in višjo mejno frekvenco (ƒcHIGHER). Z drugimi besedami, BW = ƒH – ƒL. Jasno je, da mora biti za pravilno delovanje pasovno prepustnega filtra mejna frekvenca nizkoprepustnega filtra višja od mejne frekvence visokoprepustnega filtra.

»Idealni« pasovno prepustni filter se lahko uporablja tudi za izolacijo ali filtriranje določenih frekvenc, ki ležijo znotraj določenega frekvenčnega pasu, na primer za odpravljanje šuma. Pasovno prepustni filtri so na splošno znani kot filtri drugega reda (dvopolni), ker imajo v svoji zasnovi vezja »dve« reaktivni komponenti, kondenzatorja. En kondenzator v nizkoprepustnem vezju in drug kondenzator v visokoprepustnem vezju.

Bodejev diagram ali krivulja frekvenčnega odziva zgoraj prikazuje značilnosti pasovno prepustnega filtra. Tukaj je signal pri nizkih frekvencah oslabljen, izhod pa narašča z naklonom +20 dB/dekado (6 dB/oktavo), dokler frekvenca ne doseže "spodnje mejne vrednosti" ƒL. Pri tej frekvenci je izhodna napetost spet 1/√2 = 70,7 % vrednosti vhodnega signala ali -3 dB (20 * log (VOUT / VIN)) vhoda.

Izhod se nadaljuje z največjim ojačanjem, dokler ne doseže "zgornje mejne vrednosti" ƒH, kjer se izhod zmanjšuje s hitrostjo -20 dB/dekado (6 dB/oktavo) in duši vse visokofrekvenčne signale. Točka največjega izhodnega ojačanja je običajno geometrijska sredina dveh vrednosti -3 dB med spodnjo in zgornjo mejno vrednostjo in se imenuje vrednost "srednje frekvence" ali "resonančnega vrha" ƒr. Ta geometrijska sredina se izračuna kot ƒr² = ƒ(ZGORNJA) x ƒ(SPODNJA).

Apasovni filtervelja za filter drugega reda (dvopolni), ker ima v svoji strukturi vezja "dve" reaktivni komponenti, potem bo fazni kot dvakrat večji od prej opaženih filtrov prvega reda, tj. 180°. Fazni kot izhodnega signala PREDHODJA vhodnega za +90° do središčne ali resonančne frekvence, tj. točke, kjer postane "nič" stopinj (0°) ali "v fazi", nato pa se spremeni v zaostanek vhoda za -90°, ko se izhodna frekvenca povečuje.

Zgornjo in spodnjo mejno frekvenco pasovno prepustnega filtra lahko določimo z isto formulo kot za nizko- in visokoprepustni filter.