Ylä- ja alipäästösuodatinpiirien suunnittelu nopeasti

Tässä viestissä opitaan kuinka suunnitella äänisuodatinpiirejä, kuten ylipäästösuodatin- ja alipäästösuodatinpiirejä vaivattomasti käymättä läpi monimutkaisen simulaation ja laskelmien. Esitetyt mallit mahdollistavat suodatinpiirien luomisen vain haluttuille tietyille taajuuskaistoille ja estävät kaikki muut ei-toivotut taajuudet.

Mikä on ylipäästösuodatin

Kuten nimestä voi päätellä, ylipäästösuodatinpiiri on suunniteltu vaimentamaan kaikkia tietyn valitun taajuuden alapuolella olevia taajuuksia ja välittämään tai sallimaan kaikki taajuudet tämän kynnyksen yläpuolella. Periaate on aivan päinvastoin kuin alipäästösuodatinpiiri.

Raja-alue on yleensä suhteellisen korkeammalla taajuusalueella (kHz),

Seuraava ylipäästösuodattimen vastekaavio näyttää aaltomuodon kuvan, joka osoittaa kuinka kaikki valitun raja-arvon alapuolella olevat taajuudet vaimennetaan tai estetään asteittain taajuuden pienentyessä.

Seuraavat kaksi kuvaa on määritetty tavallisiksi ylipäästösuodatinpiireiksi, jolloin ensimmäinen on suunniteltu toimimaan kaksoissyötöllä, kun taas toinen on määritelty toimimaan yhdellä syötöllä.

Molemmissa yllä olevissa kokoonpanoissa opamp muodostaa keskusprosessin aktiivisen komponentin, kun taas siihen liittyvät vastukset ja kondensaattorit, jotka on johdotettu opampin tulotappien yli, otetaan käyttöön ylipäästösuodattimen raja-arvon määrittämiseksi riippuen siitä, kuinka näiden arvot passiiviset komponentit lasketaan käyttäjän määritysten tai vaatimusten mukaisesti.

Kuinka suunnitella räätälöity ylipäästösuodatin

Kuten ehdotettiin, ylipäästösuodatinpiirin suunnittelemiseksi nopeasti seuraavia kaavoja ja seuraavia vaiheita voidaan käyttää vastaavien vastusten ja kondensaattorien laskemiseen.

Valitse ensin sopiva arvo C1: lle tai C2: lle, molemmat voivat olla identtisiä.

Laske seuraavaksi R1 seuraavalla kaavalla:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x taajuus

Tässä termi 'taajuus' viittaa haluttuun ylipäästöraja-arvoon, jonka alapuolella muita ei-toivottuja taajuuksia on vaimennettava tai jätettävä huomiotta vähitellen.

Lopuksi lasketaan R2 samalla tavalla kuin edellä käyttämällä seuraavaa yhtälöä:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Taajuus

Yläpäästösuodatinpiirin yhden syöttöversion voidaan nähdä sisältävän toisen kondensaattorin Cout, joka ei ole lainkaan kriittinen ja voi olla noin 100 tai 1000 kertaa suurempi kuin C1.

Yllä olevat keskustelut osoittavat, kuinka yksinkertaisesti kuka tahansa voi laskea ja suunnitella nopeasti ylipäästösuodatinpiirin tietylle sovellukselle, joka voi olla diskanttiohjauspiiri, 10-kaistainen graafinen taajuuskorjain tai kotiteatteripiiri jne.

Kuinka alipäästösuodattimet toimivat

Kuten nimestä voi päätellä alipäästösuodatinpiirit Ne on suunniteltu kuljettamaan tai suorittamaan suositeltava taajuusalue, joka on halutun raja-arvon alapuolella tai alapuolella, ja vaimentamaan tai estämään asteittain tämän arvon yläpuoliset taajuudet.

Normaalisti opampeja käytetään tällaisten suodatinpiirien tekemiseen, koska opampit sopivat parhaiten näihin sovelluksiin niiden erittäin monipuolisten ominaisuuksiensa vuoksi.

Kaavio, joka näyttää taajuuden ja vahvistuksen

Seuraava kaavio antaa tyypillisen alipäästösuodattimen taajuusvasteen vahvistuksen suhteen, voimme selvästi nähdä, kuinka vaste vaimenee (laskee vähitellen), kun taajuus kasvaa tietyn raja-arvon yli.

Seuraavat kuvat kuvaavat standardia opamp-pohjaiset alipäästösuodatinpiirit . Ensimmäisen virtalähteen on oltava kaksoissyöttö, ja toinen toimii yhdellä syöttöjännitteellä.

Räätälöidyn alipäästösuodatinpiirin suunnittelu

Komponentit R1, R2 ja C1, C2, jotka on konfiguroitu opampin ei-käänteisillä (+) ja käänteisillä (-) tuloliittimillä, päättävät periaatteessa suodattimen raja-alueen, ja nämä on laskettava optimaalisesti suunnittelun aikana piiri.

Näiden parametrien laskemiseksi ja alipäästösuodatinpiirin suunnittelemiseksi nopeasti muutamassa minuutissa voidaan käyttää seuraavia kaavoja ja selitettyjä vaiheita:

Ensin on löydettävä C1, jonka voimme tehdä valitsemalla minkä tahansa arvon mielivaltaisesti mukavuutemme mukaisesti.

Seuraavaksi voimme laskea C2: n kaavalla:

C2 = C1 x 2

R1 ja R2 voivat olla identtiset, ja ne voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

R1 tai R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Taajuus.

tässä 'taajuus' on alue, jolla raja-arvon muutoksen odotetaan tapahtuvan, tai haluttu raja-alue.

Cin- ja Cout-arvot, jotka näkyvät yhden syöttön alipäästösuodattimessa, eivät ole kriittisiä, ja nämä voivat olla mitä tahansa 100--1000 kertaa C1: n arvoa, eli jos valitsit C1: ksi 0,1uF, nämä voivat olla missä tahansa välillä 10uF ja 100uF jne. Jännitearvo voidaan valita kaksinkertaiseksi käytetystä syöttöjännitteestä.

Kaikki vastukset ovat 1/4 watin luokiteltuja, 5% tai 1%.

Siinä se! .... käyttämällä yllä olevaa yksinkertaista tekniikkaa voit suunnitella kohtuullisen hyvän alipäästösuodattimen nopeasti ja käyttää sitä tiettyyn sovellukseen, joka voi sisältää korkean basson musiikkipiirin, aktiivinen kaiutin verkon yli tai kotiteatterijärjestelmä jne.

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