Как да проектирате бързо вериги за високочестотни и нискочестотни филтри

В този пост научаваме как да проектираме вериги за аудио филтри като високочестотни филтри и вериги за нискочестотен филтър без усилие, без да преживяваме сложните сложни симулации и изчисления. Представените дизайни ще позволят създаването на филтърни вериги само за желаните специфични честотни ленти и ще блокират всички други нежелани честоти.

Какво е високочестотен филтър

Както подсказва името, веригата за високочестотни филтри е проектирана да отслабва всички честоти под определена избрана честота и да пропуска или позволява всички честоти над този праг. Принципът е точно противоположен на нискочестотната филтърна верига.

Обхватът на границата обикновено е в относително по-висок честотен диапазон (в kHz),

Следващата графика на отговора на високочестотния филтър показва изображението на формата на вълната, показващо как всички честоти под избрания праг на прекъсване се намаляват или блокират постепенно, когато честотата намалява.

Следващите две изображения са конфигурирани като стандартни вериги за високочестотни филтри, където първото е проектирано да работи с двойно захранване, докато второто е определено да работи с едно захранване.

И в двете горепосочени конфигурации opamp формира централния обработващ активен компонент, докато свързаните резистори и кондензатори, окабелени през входните щифтове на opamp, се въвеждат за определяне на точката на прекъсване на високочестотния филтър, в зависимост от това как стойностите на тези пасивните компоненти се изчисляват според потребителските спецификации или изисквания.

Как да проектираме персонализиран високочестотен филтър

Както се предлага, за бързо проектиране на високочестотна филтърна верига могат да се използват следните формули и следващите стъпки за изчисляване на съответните резистори и кондензатори.

Първо, изберете произволно подходяща стойност за C1 или C2, и двете могат да бъдат идентични.

След това изчислете R1, като използвате следната формула:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x Честота

Тук терминът „честота“ се отнася до желания праг на прекъсване на високочестотните честоти, под който другите нежелани честоти трябва постепенно да се намаляват или игнорират.

И накрая, изчислете R2 по същия начин, както по-горе, като използвате следното уравнение:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Честота

Версията за еднократно захранване на веригата за високочестотни филтри може да се види, че включва друг кондензатор Cout, който изобщо не е критичен и може да бъде приблизително 100 или 1000 пъти повече от C1.

Горните дискусии показват как просто всеки може бързо да изчисли и проектира високочестотна филтърна схема за конкретно приложение, което може да бъде схема за управление на високи честоти, 10-лентов графичен еквалайзер или схема за домашно кино и т.н.

Как работят нискочестотните филтри

Както подсказва името нискочестотни филтърни вериги са проектирани да преминат или проведат предпочитан честотен диапазон по-нисък или под желания праг на прекъсване и да отслабят или постепенно да блокират честотите над тази стойност.

Обикновено за създаването на такива филтърни вериги се използват opamps, тъй като opamps са най-подходящи за тези приложения поради техните изключително гъвкави характеристики.

Графика, показваща честотата спрямо печалбата

Следващата графика осигурява типичната честотна характеристика на нискочестотния филтър по отношение на усилването, можем ясно да видим как реакцията се отслабва (постепенно спада), тъй като честотата се увеличава след определения праг на прекъсване.

Следващите изображения изобразяват стандарта opamp базирани нискочестотни филтърни вериги . Първият трябва да се захранва от двойно захранване, а вторият работи с едно захранващо напрежение.

Проектиране на персонализирана верига за нискочестотен филтър

Компонентите R1, R2 и C1, C2, конфигурирани с неинвертиращи (+) и инвертиращи (-) входни изводи на операционния усилвател, основно решават обхвата на изключване на филтъра и те трябва да бъдат изчислени оптимално при проектирането веригата.

За изчисляване на тези параметри и за бързо проектиране на верига за нискочестотен филтър може да се използват следните формули и обяснените стъпки:

Първо трябва да намерим C1, което можем да направим, като изберете произволна стойност произволно според нашето удобство.

След това можем да изчислим C2 с формулата:

C2 = C1 x 2

R1 и R2 могат да бъдат идентични и могат да бъдат изчислени, като се използва следната формула:

R1 или R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Честота.

тук „честотата“ е диапазонът, в който се очаква да се случи преходът на границата, или желаният граничен диапазон.

Стойностите на Cin и Cout, показани в еднопроходния нискочестотен филтър, не са критични и те могат да бъдат 100 до 1000 пъти по-високи от C1, което означава, че ако сте избрали C1 като 0.1uF, те могат да бъдат някъде между 10uF и 100uF и т.н. Спецификацията на напрежението може да бъде избрана да бъде два пъти по-голяма от използваното захранващо напрежение.

Всички резистори са с 1/4 вата, 5% или 1%.

Това е! .... използвайки горната проста техника, можете бързо да проектирате разумно добър нискочестотен филтър и да го използвате за конкретно приложение, което може да включва музикална верига с високи баси, активен високоговорител в мрежа или система за домашно кино и т.н.

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