Sådan designer du hurtigt et højpas- og lavpasfilterkredsløb

Sådan designer du hurtigt et højpas- og lavpasfilterkredsløb

I dette indlæg lærer vi at designe lydfilterkredsløb såsom højpasfilter og lavpasfilterkredsløb uden besvær uden at gå igennem besværet med kompleks simulering og beregninger. De præsenterede designs gør det kun muligt at oprette filterkredsløb til de ønskede specifikke frekvensbånd og blokere alle andre uønskede frekvenser.



Hvad er højpasfilter

Som navnet antyder, er et højpasfilterkredsløb designet til at dæmpe alle frekvenser under en bestemt valgt frekvens og passere eller tillade alle frekvenser over denne tærskel. Princippet er lige modsat et lavpasfilterkredsløb.

Afskæringsområdet har generelt et relativt højere frekvensområde (i kHz),





Den følgende højpasfilterresponsgraf viser bølgeformbilledet, der indikerer, hvordan alle frekvenser under en valgt afskæringsgrænse dæmpes eller blokeres gradvist, når frekvensen falder.

højpasfilterresponsgraf

De følgende to billeder er konfigureret som standard højpasfilterkredsløb, hvor den første er designet til at arbejde med en dobbelt forsyning, mens den anden er specificeret til at fungere med en enkelt forsyning.



standard højpasfilterkredsløb opamp-baseret højpasfilterkredsløb

I begge de ovennævnte konfigurationer danner opampen den centrale procesaktive komponent, mens de tilknyttede modstande og kondensatorer, der er kablet over opampens inputstifter, introduceres til bestemmelse af højpasfilterets afskæringspunkt afhængigt af, hvordan værdierne for disse passive komponenter beregnes i henhold til brugerens specifikationer eller krav.

Sådan designes et tilpasset højpasfilter

Som foreslået, for at designe et højpasfilterkredsløb hurtigt, kan følgende formler og de efterfølgende trin bruges til beregning af de relevante modstande og kondensatorer.

Vælg først en passende værdi vilkårligt for C1 eller C2, begge kan være identiske.

Beregn derefter R1 ved hjælp af følgende formel:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x Frekvens

Her henviser udtrykket 'frekvens' til den ønskede high-pass cut-off tærskel, under hvilken andre uønskede frekvenser skal dæmpes eller ignoreres gradvist.

Endelig beregner R2 på samme måde som ovenfor ved hjælp af følgende ligning:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frekvens

Enkeltforsyningsversionen af ​​højpasfilterkredsløbet kan ses, der involverer en anden kondensator Cout, som slet ikke er kritisk og kan være cirka 100 eller 1000 gange mere end C1.

Ovenstående diskussioner viser, hvordan simpelthen enhver kan beregne og designe et højpasfilterkredsløb hurtigt til en bestemt applikation, der kan være et diskantkontrolkredsløb, en Grafisk equalizer med 10 bånd eller et hjemmebiografkredsløb osv.

Hvordan lavpasfiltre fungerer

Som navnet antyder lavpasfilterkredsløb er designet til at passere eller lede et foretrukket frekvensområde lavere eller under en ønsket afskæringstærskel og dæmpe eller gradvist blokere frekvenserne over denne værdi.

Normalt anvendes opamper til fremstilling af sådanne filterkredsløb, da opamps er bedst egnede til disse applikationer på grund af deres ekstremt alsidige egenskaber.

Graf, der viser frekvens versus gevinst

Den følgende graf giver det typiske lavpasfilterfrekvensrespons med hensyn til forstærkning, vi kan tydeligt se, hvordan responset dæmpes (gradvist falder), når frekvensen stiger forbi den bestemte afskæringsgrænse.

lavpasfilterfrekvensrespons med hensyn til forstærkning

Følgende billeder viser standarden opamp-baserede lavpasfilterkredsløb . Den første skal drives af en dobbelt forsyning, og den anden arbejder ved hjælp af en enkelt forsyningsspænding.

opamp-baseret lavpasfilter tilpasset lavpasfilterkredsløb

Design af et tilpasset lavpasfilterkredsløb

Komponenterne R1, R2 og C1, C2 konfigureret med ikke-inverterende (+) og inverterende (-) input pinouts på opamp bestemmer grundlæggende filterets afskæringsområde, og disse skal beregnes optimalt under design kredsløbet.

Til beregning af disse parametre og design af et lavpasfilterkredsløb hurtigt inden for få minutter kan man bruge følgende formler og de forklarede trin:

Først skal vi finde C1, som vi kan gøre ved at vælge en hvilken som helst værdi vilkårligt efter vores bekvemmelighed.

Dernæst kan vi beregne C2 med formlen:

C2 = C1 x 2

R1 og R2 kan være identiske og kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

R1 eller R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frekvens.

her er 'frekvensen' det område, hvor afskæringsovergangen forventes at ske, eller det ønskede afskæringsområde.

Værdierne for Cin og Cout vist i enkeltforsynings lavpasfilter er ikke kritiske, og disse kan være alt 100 til 1000 gange C1, hvilket betyder, at hvis du valgte C1 som 0,1 uF, kunne disse være hvor som helst mellem 10 uF og 100 uF osv. Spændingsspecifikationen kan vælges til at være dobbelt så høj som den anvendte forsyningsspænding.

Modstandene er alle 1/4 watt, 5% eller 1%.

Det er det! .... ved hjælp af ovenstående enkle teknik kan du hurtigt designe et rimeligt godt lavpasfilter og bruge det til en bestemt applikation, der kan omfatte et højt basmusik-kredsløb, et aktiv højttaler cross over netværk eller et hjemmebiografsystem osv.

Flere oplysninger: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing




Forrige: 8-funktion julelys-kredsløb Næste: LM324 variabel strømforsyningskreds