Hvad er et båndpasfilter? Kredsløbsdiagram, typer og applikationer

Hvad er et båndpasfilter? Kredsløbsdiagram, typer og applikationer

I signalbehandling , filtre er en slags enheder, der bruges til at tillade krævede frekvenskomponenter samt fjerner uønskede frekvenskomponenter. Filtrering kan defineres som grænsefladesignalets baggrundsstøj kan mindskes ved at fjerne nogle frekvenser. Filterets kredsløb kan bruges til at forene LPF og HPF egenskaber til et eneste filter, der betegnes som et båndpasfilter. Der er forskellige slags filtre tilgængelig som analog / digital, aktiv / passiv, lineær / ikke-lineær, tidsvariant / tidsvariant. Denne artikel diskuterer en oversigt over båndpasfilteret med applikationer



Hvad er båndpasfilter?

Det definition af båndpasfilter er et kredsløb, som tillader signalerne at strømme mellem to bestemte frekvenser, skønt de deler disse signaler med andre frekvenser. Disse filtre er tilgængelige i forskellige typer, nogle af BPF- båndpasfilterdesign kan gøres med en ekstern strøm såvel som aktiv komponenter såsom integrerede kredsløb, transistorer , der er navngivet som en aktivt båndpasfilter . Tilsvarende bruger nogle af filtrene enhver form for strømkilde såvel som passiv komponenter som kondensatorer og induktorer , der er navngivet som et passivt båndpasfilter.


Disse filtre er anvendelige i trådløse sendere såvel som modtagere. I en sender kan en BPF bruges til at begrænse udgangssignalets båndbredde mod det mindst nødvendige niveau og transmittere data med den foretrukne hastighed og form. På samme måde lader dette filter i en modtager afkode signalerne i et foretrukket frekvensområde, mens de holder sig væk fra signaler ved unødvendige frekvenser. Signal / støj (S / N) -forholdet for en modtager kan optimeres af en BPF.





Båndpasfilterkredsløb

Det bedste eksempel på en båndpasfilterkredsløb er RLC kredsløb der er vist nedenfor. Dette filter kan også designes ved at forene en LPF og HPF. I BPF illustrerer Bandpass en slags filter, ellers filtreringsprocedure. Det skal skelnes fra passbånd, der refererer til den virkelige del af det påvirkede spektrum. Et idyllisk båndpasfilter har ikke forstærkning og dæmpning, så det er helt lige passbånd. Det dæmper hver eneste frekvens ud for passbåndet fuldstændigt.

Båndpasfilterkredsløb

Båndpasfilterkredsløb



Praktisk set er båndpasfilteret ikke ideelt og dæmper ikke alle frekvenser uden for det foretrukne frekvensvalg helt. Især er der et afsnit lige uden for det foreslåede passbånd, hvor frekvenser dæmpes, men ikke kasseres, hvilket kaldes som filterudrulning, og det er normalt specificeret i dæmpningsdB for hver oktav, ellers årti af frekvens. Generelt ser filterdesignet ud til at bygge afrullingen så tyndt som muligt og lader derfor filteret udføre det foreslåede design. Ofte kan dette opnås ved udgifterne til passbåndsrylling ellers stopbåndsrybning.

Filteret båndbredde kan defineres som forskellen mellem den øvre såvel som den lavere frekvens. Formfaktoren er brøkdelen af ​​båndbredder beregnet med to forskellige dæmpningsværdier til bestemmelse af afskæringsfrekvensen. For eksempel betyder en formfaktor på 2: 1 ved 20/2 dB båndbredden beregnet blandt frekvenser ved 20 dB dæmpning er dobbelt der beregnes blandt frekvenser ved 2 dB dæmpning. Optiske BPF'er bruges ofte i fotografering såvel som belysningsarbejde i teatret. Disse slags filtre skitserer en klar farvet film, ellers ark.


Forskellige typer båndpasfiltre

Kategoriseringen af ​​båndpasfilteret kan udføres i to typer, såsom bredbåndsfilter såvel som smalle båndpasfilter .

Bredbåndspassfilter

En WBF eller bredt båndpasfilter (WBF) kan dannes ved at droppe lavpas såvel som højpas segmenter, som normalt er et andet kredsløb beregnet til enkel design og handling.

Bredbåndspassfilter

Bredbåndspassfilter

Det er anerkendt med en række praktiske kredsløb. Et båndpasfilter med ± 20 dB / årti kan dannes ved at bruge de to sektioner som et 1. orden lavpas, såvel som højpas sektioner kan tabes. Tilsvarende kan der dannes et båndpasfilter med ± 40 dB / årti ved at forbinde to andenordensfiltre i serie, nemlig lavpas- og højpasfilter (HPF). Dette betyder, at rækkefølgen af ​​båndpasfilteret (BPF) styres med rækkefølgen af lavpas & højpasfiltre . Det båndpasfiltergraf er vist nedenfor.

Frekvensrespons af BPF

Frekvensrespons af BPF

Et båndpasfilter med ± 20 dB / årti kan bestå af en 1. orden HPF (højpasfilter) . En 1. ordre LPF (lavpasfilter) er vist i den følgende figur med dens frekvensrespons.

Smalt båndpasfilter

Generelt bruger et smalt båndpasfilter flere tilbagemeldinger. Det her båndpasfilter ved hjælp af en op-amp som vist i det følgende kredsløbsdiagram. De vigtigste funktioner i dette filter inkluderer primært følgende.

Smalt båndpasfilter

Smalt båndpasfilter

Et andet navn på dette filter er et multipelt feedbackfilter, fordi det indeholder to feedbackbaner

An op-amp bruges i inverterende tilstand

Det frekvensrespons af dette filter er vist i den følgende figur.

Frekvensrespons af NBPF

Frekvensrespons af NBPF

Normalt kan designet af dette filter udføres for nøjagtige værdier for centerfrekvens (fc) & båndbredde eller centerfrekvens & sort / hvid. Det komponenter af dette kredsløb kan bestemmes af følgende forhold. Hver af C1 og C2 kondensatorer kan føres til C for at forenkle designberegningen.

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

Fra ovenstående ligninger angiver Af ved midterfrekvensen forstærkningen, så Af = R3 / 2R1

Men Af skal tilfredsstille denne erklæring Af<2Q2

Multiple feedback-filternes fc (centerfrekvens) kan ændres mod en ny frekvens fc uden at ændre båndbredde eller forstærkning. Dette kan opnås bare ved at ændre R2 til R2 ', så det

R2’ = R2 * ( fc / fc )to

Båndpasfilterberegner

Det følgende kredsløb er det passive båndpasfilterkredsløb. Ved at bruge dette kredsløb kan vi beregne det passive båndpasfilter. Formlen for passiv båndpasfilterberegner er vist nedenfor.

Passiv båndpasfilterberegner

Passiv båndpasfilterberegner

For lav afskæringsfrekvens = 1/2 R2C2

For høj afskæringsfrekvens = 1/2 R1C1

På samme måde kan vi beregne for aktiv inverterende op-amp BPF og aktiv ikke-inverterende op-amp BPF.

Båndpasfilterapplikationer

Anvendelserne af båndpasfiltre inkluderer følgende.

  • Disse filtre er meget anvendelige til trådløse sendere og modtagere .
  • Dette filter kan bruges til at optimere S / N-forholdet (signal-støj) såvel som medfølelsen for en modtager.
  • Hovedformålet med filteret i senderen er at begrænse udgangssignalets BW til det valgte bånd til kommunikationen.
  • BPF'er bruges også i vid udstrækning i optik som f.eks LIDARS , lasere osv.
  • Den bedste anvendelse af dette filter er lydsignalbehandling, hvor som helst et specifikt interval af lydfrekvenser er nødvendigt, selvom du fjerner resten.
  • Disse filtre kan anvendes i ekkolod, instrumenter, medicinsk og Seismologi applikationer
  • Disse filtre involverer kommunikationssystemer til valg af et bestemt signal fra en række signaler.

Derfor handler det kun om båndpasfilterteori som inkluderer kredsløbsdiagram med arbejde, typer båndpasfiltre og dets applikationer. Ud fra ovenstående oplysninger kan vi endelig konkludere, at de andre anvendelsesområder for disse filtre inkluderer i astronomi, disse filtre tillader kun en eneste del af lysområdet i en enhed. Disse filtre kan hjælpe med at finde, hvor stjerner hviler på de store serier, genkende rødskift osv. Her er et spørgsmål til dig, hvad er et aktivt båndpasfilter?