Cum să proiectați rapid un circuit de filtrare pentru trecerea înaltă și cea joasă

În această postare învățăm cum să proiectăm circuite de filtrare audio, cum ar fi filtrele de trecere înaltă și circuitele de filtrare de trecere joasă, fără efort, fără a trece prin problemele de simulare și calcule complexe. Proiectele prezentate vor permite crearea circuitelor de filtrare numai pentru benzile de frecvență specifice dorite și vor bloca toate celelalte frecvențe nedorite.

Ce este filtrul High Pass

După cum sugerează și numele, un circuit de filtru trece-înalt este proiectat să atenueze toate frecvențele sub o anumită frecvență selectată și să treacă sau să permită toate frecvențele peste acest prag. Principiul este chiar opus unui circuit de filtrare trece-jos.

Gama de întrerupere este în general la un interval de frecvență relativ mai mare (în kHz),

Următorul grafic de răspuns al filtrului de trecere înaltă arată imaginea formei de undă care indică modul în care toate frecvențele sub un prag de decupare selectat sunt atenuate sau blocate treptat, pe măsură ce frecvența scade.

Următoarele două imagini sunt configurate ca circuite de filtrare high-pass standard, unde prima este proiectată să funcționeze cu o sursă dublă, în timp ce a doua este specificată să funcționeze cu o singură sursă.

În ambele configurații de mai sus, opampul formează componenta activă centrală de procesare, în timp ce rezistențele și condensatoarele asociate conectate la pinii de intrare ale opampului sunt introduse pentru determinarea punctului de întrerupere a filtrului de trecere înaltă, în funcție de modul în care valorile acestor componentele pasive sunt calculate conform specificațiilor sau cerințelor utilizatorilor.

Cum să proiectați un filtru personalizat de trecere înaltă

După cum s-a propus, pentru a proiecta rapid un circuit de filtru trece-sus, următoarele formule și pașii ulteriori pot fi folosiți pentru calcularea rezistențelor și condensatoarelor relevante.

Mai întâi, selectați arbitrar o valoare adecvată pentru C1 sau C2, ambele pot fi identice.

Apoi, calculați R1 utilizând următoarea formulă:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x Frecvență

Aici termenul „frecvență” se referă la pragul de întrerupere a trecerii înalte dorit sub care alte frecvențe nedorite trebuie atenuate sau ignorate treptat.

În cele din urmă, calculați R2 în același mod ca mai sus folosind următoarea ecuație:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frecvența

Versiunea cu o singură sursă a circuitului de filtru trece în sus poate fi văzută implicând un alt condensator Cout care nu este deloc critic și poate fi de aproximativ 100 sau 1000 de ori mai mare decât C1.

Discuțiile de mai sus arată cât de simplu poate oricine să calculeze și să proiecteze rapid un circuit de filtrare trece înaltă pentru o anumită aplicație care ar putea fi un circuit de control al înalte, un Egalizator grafic cu 10 benzi sau un circuit de home theater etc.

Cum funcționează filtrele de trecere joasă

După cum sugerează și numele circuite filtru trece jos sunt proiectate să treacă sau să conducă un interval preferat de frecvență mai mic sau sub pragul de întrerupere dorit și să atenueze sau să blocheze treptat frecvențele peste această valoare.

În mod normal, opampurile sunt utilizate pentru realizarea unor astfel de circuite de filtrare, deoarece opampurile sunt cele mai potrivite pentru aceste aplicații datorită caracteristicilor lor extrem de versatile.

Grafic care arată frecvența vs câștigul

Următorul grafic oferă răspunsul tipic al frecvenței filtrului de trecere joasă în ceea ce privește câștigul, putem vedea clar modul în care răspunsul se atenuează (scade treptat) pe măsură ce frecvența crește după pragul de decupare special.

Următoarele imagini ilustrează standardul circuite de filtru trece jos bazate pe opamp . Primul trebuie alimentat de o sursă dublă, iar al doilea funcționează utilizând o singură tensiune de alimentare.

Proiectarea unui circuit de filtrare trecere personalizat personalizat

Componentele R1, R2 și C1, C2 configurate cu pin-uri de intrare non-inversoare (+) și inversoare (-) ale opampului decid practic intervalul de tăiere al filtrului, iar acestea trebuie calculate în mod optim în timpul proiectării circuitul.

Pentru calcularea acestor parametri și proiectarea rapidă a unui circuit de filtrare trece-jos în câteva minute se pot utiliza următoarele formule și pașii explicați:

Mai întâi trebuie să găsim C1, pe care îl putem face selectând orice valoare în mod arbitrar, în funcție de comoditatea noastră.

Apoi, putem calcula C2 cu formula:

C2 = C1 x 2

R1 și R2 pot fi identice și pot fi calculate folosind următoarea formulă:

R1 sau R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frecvență.

aici „frecvența” este intervalul în care se așteaptă să aibă loc tranziția de tăiere sau intervalul de tăiere dorit.

Valorile lui Cin și Cout afișate în filtrul de trecere joasă cu sursă unică nu sunt critice și acestea pot fi de 100 până la 1000 de ori mai mari decât C1, adică dacă ați selectat C1 ca 0.1uF, atunci acestea ar putea fi între 10uF și 100uF etc. Specificația tensiunii poate fi selectată pentru a fi dublă față de tensiunea de alimentare utilizată.

Rezistențele au o cotă nominală de 1/4 watt, 5% sau 1%.

Asta e! .... folosind tehnica simplă de mai sus, puteți proiecta rapid un filtru low-pass destul de bun și îl puteți folosi pentru o aplicație specifică care ar putea include un circuit de muzică de bas înalt, un difuzor activ prin rețea sau un sistem home theater etc.

Mai multe informații: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing