Ang isang filter ay maaaring tukuyin bilang ito ay isang uri ng circuit na ginagamit para sa muling pagbabago, pagbabago, at kung hindi man tinanggihan ang lahat ng mga hindi ginustong mga frequency ng isang senyas. Ang isang perpektong filter ng RC ay hahatiin at pinapayagan ang pagpasa ng mga signal ng pag-input (sinusoidal) depende sa dalas. Pangkalahatan, sa mababang dalas (<100 kHz) applications, passive mga filter ay itinayo gamit ang mga sangkap ng resistor at capacitor. Kaya kilala ito bilang a passive RC filter . Katulad nito, para sa mataas na dalas (> 100 kHz) na mga signal ng passive filters ay maaaring idisenyo gamit ang mga sangkap ng resistor-inductor-capacitor. Kaya't ang mga circuit na ito ay pinangalanan bilang passive Mga circuit ng RLC . Ang mga filter na ito ay tinatawag na batay sa saklaw ng dalas ng signal na hinayaan nilang ipasa ang mga ito. Mayroong karaniwang tatlong mga disenyo ng filter na ginagamit tulad ng low pass filter, HIGH pass filter , at filter ng bandpass . Tinalakay ng artikulong ito ang isang pangkalahatang-ideya ng low pass filter.
Ano ang isang Low Pass Filter?
Ang kahulugan ng mababang pass filter o ang LPF ay isang uri ng filter na ginamit upang pumasa sa mga signal na may mababang dalas pati na rin ang pagpapalambing na may mataas na dalas kaysa sa ginustong dalas ng cut-off. Ang tugon sa dalas ng mababang pass filter pangunahin ay nakasalalay sa Low pass disenyo ng filter . Ang mga filter na ito ay umiiral sa maraming mga form at nagbibigay sa mas makinis na uri ng isang senyas. Kadalasang gagamitin ng mga taga-disenyo ang filter na ito tulad ng isang prototype filter na may impedance pati na rin ang bandwidth ng pagkakaisa.
Ang ginustong filter ay nakuha mula sa sample sa pamamagitan ng pagbabalanse ng ginustong impedance, at bandwidth, at mga pagbabago sa ginustong uri ng banda tulad low-pass (LPF), high-pass (HPF) , band-pass (BPSF) o band-stop (BSF).
First Order Low Pass Filter
Ang isang unang-order na LPF ay ipinapakita sa pigura. Ano ang circuit na ito? Isang simpleng integrator. Tandaan na ang integrator ay ang pangunahing gusali para sa mga LPF.
First Order Low Pass Filter
Ipagpalagay Z1 = 1 / 𝑗⍵𝐶1
V1 = Vi * 𝑍1 / 𝑅1 + 𝑍1 = Vi (1 / 𝑗⍵𝐶1) / 𝑅1 + (1 / 𝑗⍵𝐶1)
= Vi 1 / 𝑗𝜔𝐶1𝑅1 + 1
= Vi 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1
Dito s = j⍵
low pass filter transfer function ay
𝑉1 / 𝑉𝑖 = 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1
Ang output ay binabawasan (nagpapalambing) nang kabaligtaran tulad ng dalas. Kung ang doble ng output ng dalas ay kalahati (-6 dB para sa bawat pagdoble ng dalas kung hindi man - 6 dB bawat oktaba). Ito ay isang LPF ng unang order at ang roll-off ay nasa -6 dB bawat oktaba.
Pangalawang Order Mababang Pass Filter
Ang pangalawang order low pass filter ay ipinakita sa pigura.
Pangalawang Order Mababang Pass Filter
Ipagpalagay Z1 = 1 / 𝑗⍵𝐶1
V1 = Vi 𝑍1 / 𝑅1 + 𝑍1
Vi * (1 / 𝑗⍵𝐶1) / 𝑅1 + (1 / 𝑗⍵𝐶1)
Vi 1 / 𝑗𝜔𝐶1𝑅1 + 1
= Vi 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1
Dito s = j⍵
Mababang Pagpasa ng Paglipat ng Filter
𝑉1 / 𝑉𝑖 = 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1
Ipagpalagay Z2 = 1 / 𝑗⍵𝐶1
V1 = Vi 𝑍2 / 𝑅2 + 𝑍2
Vi * (1 / 𝑗⍵𝐶2) / 𝑅2 + (1 / 𝑗⍵𝐶2)
Vi 1 / 𝑗𝜔𝐶2𝑅2 + 1
= Vi 1 / 𝑠𝐶2𝑅2 + 1
Vi (1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1) * (1 / 𝑠𝐶2𝑅2 + 1)
= 1 / (𝑠2𝑅1𝑅2𝐶1𝐶2 + 𝑠 (𝑅1𝐶1 + 𝑅2𝐶2) +1)
Samakatuwid transfer function ay isang pangalawang pagkakasunod-sunod equation.
𝑉𝑜 / 𝑉𝑖 = 1 / (𝑠2𝑅1𝑅2𝐶1𝐶2 + 𝑠 (𝑅1𝐶1 + 𝑅2𝐶2) +1)
Ang output ay binabawasan (nagpapalambing) nang kabaligtaran bilang parisukat ng dalas. Kung doble ang output output isc1 / 4th. (- 12 dB para sa bawat pagdoble ng dalas o - 12 dB bawat oktaba). Ito ay isang mababang pass filter ng pangalawang pagkakasunud-sunod at ang rolyo ay nasa -12 dB bawat oktaba.
Ang mababang pass filter bode plot ay ipinapakita sa ibaba. Pangkalahatan, ang tugon ng dalas ng isang mababang pass filter ay sinasadya sa tulong ng isang balangkas ng Bode, at nakikilala ang filter na ito sa cut-off frequency nito pati na rin ang rate ng frequency roll off
Mababang Pass Filter Gamit ang Op Amp
Op-Amps o pagpapatakbo amplifiers magbigay ng napakahusay na mga low pass filter nang hindi gumagamit ng mga inductor. Ang feedback loop ng isang op-amp ay maaaring isama sa mga pangunahing elemento ng isang filter, kaya ang mga LPF na may mahusay na pagganap ay madaling mabuo sa pamamagitan ng paggamit ng mga kinakailangang sangkap maliban sa mga inductor. Ang mga aplikasyon ng op-amp Ginagamit ang mga LPF sa iba't ibang lugar ng mga supply ng kuryente sa mga output ng DAC (Digital sa Mga Converter ng Analog) para sa pag-aalis ng mga signal ng alias pati na rin iba pang mga application.
Unang Order Aktibo na LPF Circuit gamit ang Op-Amp
Ang diagram ng circuit ng solong poste o unang order aktibong low pass filter ay ipinapakita sa ibaba. Ang circuit ng mababang pass filter gamit ang op-amp gumagamit isang kapasitor sa buong resistor ng feedback. Ang circuit na ito ay may epekto kapag tumataas ang dalas para sa pagpapahusay ng antas ng feedback pagkatapos bumagsak ang reaktibo na impedance ng capacitor.
First Order Low Pass Filter Paggamit ng Op Amp
Ang pagkalkula ng filter na ito ay maaaring gawin sa pamamagitan ng pagtatrabaho sa dalas kung saan ang pagkilos ng kapasitor ay maaaring katumbas ng paglaban ng risistor. Maaari itong makuha sa pamamagitan ng paggamit ng sumusunod na pormula.
Xc = 1 / π f C
Kung saan ang 'Xc' ay ang capacitive reactance sa ohms
Ang ‘π’ ay ang karaniwang letra at ang halaga nito ay 3.412
Ang 'f' ay ang dalas (Units-Hz)
Ang 'C' ay ang capacitance (Units-Farads)
Ang pagkamit ng in-band ng mga circuit na ito ay maaaring kalkulahin sa isang simpleng paraan sa pamamagitan ng pag-aalis ng epekto ng capacitor.
Tulad ng mga uri ng mga circuit na ito ay kapaki-pakinabang upang magbigay ng isang pagbawas sa loob ng nakuha sa mataas na frequency, pati na rin nag-aalok ng isang tunay na bilis para sa roll-off ng 6 dB para sa bawat oktaba, na nangangahulugang ang o / p boltahe ay nahahati para sa bawat pag-uulit sa dalas. Kaya, ang ganitong uri ng filter ay pinangalanan bilang unang order o solong poste na low pass filter.
Pangalawang Order Aktibo na LPF Circuit gamit ang Op-Amp
Sa pamamagitan ng paggamit ng an pagpapatakbo amplifier , posible para sa pagdidisenyo ng mga filter sa isang malawak na saklaw na may hindi magkatulad na mga antas ng pakinabang pati na rin ang mga modelo ng roll-off. Nag-aalok ang filter na ito ng isang tugon sa bandwidth pati na rin ang nakuha sa pagkakaisa.
Pangalawang Order Aktibo na LPF Circuit gamit ang Op-Amp
Ang mga kalkulasyon ng halaga ng circuit ay hindi kumplikado para sa tugon ng Filter ng mababang pass ng butterworth & pagkakaisa makakuha. Ang makabuluhang pamamasa ay kinakailangan para sa mga circuit na ito at ang mga halaga ng ratio ng capacitor at risistor ay nagtatapos dito.
R1 = R2
C1 = C2
f = 1 - √4 π R C2
Habang pinipili ang mga halaga, tiyakin na ang mga halaga ng risistor ay mahuhulog sa rehiyon sa gitna ng 10 kilo ohm hanggang sa 100 kilo-ohm. Ito ay kapaki-pakinabang dahil ang circuit ng o / p na impedance ay tumataas ng dalas at mga halaga sa labas ng seksyong ito na maaaring baguhin ang kilos.
Mababang Pass Calculator ng Filter
Para sa isang RC mababang pumasa sa circuit ng filter , ang mababang pass calculator ng filter kinakalkula ang dalas ng crossover at pinaglaraw ang Mababang pass graph ng filter na kilala bilang isang bode plot.
Halimbawa:
Ang function ng low pass filter transfer ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng paggamit ng sumusunod na formula kung alam namin ang mga halaga ng risistor at capacitor sa circuit.
Mga Vout (s) / Vin (s) + 1 / CR / s + 1 / CR
Kalkulahin ang halaga ng dalas para sa ibinigay na risistor pati na rin ang mga halaga ng capacitor
fc = 1/2 πRC
LPF Waveform
Mga Application ng Low Pass Filter
Kasama sa mga application ng low pass filter ang sumusunod.
- Ginagamit ang mga low pass filter sa mga system ng telepono para sa pag-convert ng mga frequency ng audio sa speaker sa isang banda-banda na signal ng banda ng banda.
- Ginagamit ang mga LPF upang salain ang signal na may dalas na dalas na kilala bilang 'ingay' mula sa isang circuit, habang ang signal ay naipasa sa filter na ito, kung gayon ang karamihan sa signal na mataas na dalas ay natanggal pati na rin ang isang halatang ingay na maaaring magawa.
- Mababang pumasa sa filter pagproseso ng imahe para sa pagpapahusay ng imahe
- Minsan ang mga filter na ito ay kilala bilang isang treble cut o mataas na hiwa dahil sa mga application sa audio.
- Ang isang mababang pass filter ay ginagamit sa isang RC circuit na kung saan ay kilala bilang isang Filter ng low pass ng RC .
- Ang LPF ay ginagamit bilang isang integrator tulad ng isang RC circuit
- Sa multi-rate DSP, habang nagpapatupad ng isang Interpolator, ang LPF ay ginagamit bilang isang Anti - Imaging Filter. Katulad nito, kapag nagpapatupad ng isang decimator ang filter na ito ay ginagamit bilang isang anti-aliasing filter.
- Ang mga low pass filter ay ginagamit sa mga tumatanggap tulad ng super heterodyne para sa isang mahusay na tugon ng mga signal ng baseband.
- Ginagamit ang low pass filter sa mga signal ng mga aparatong medikal na nagmumula sa katawan ng tao habang ang pagsubok gamit ang mga electrode ay mas mababa sa dalas. Kaya't ang mga signal na ito ay maaaring dumaloy sa pamamagitan ng LPF para sa pag-alis ng ilang mga hindi ginustong tunog sa paligid.
- Ginagamit ang mga filter na ito sa pag-convert ng amplitude ng cycle ng tungkulin pati na rin ang pagtuklas ng phase sa phase lock loop.
- Ang LPF ay ginagamit sa AM radio para sa diode detector upang mabago ang AM modulated intermediate frequency signal sa audio signal.
Kaya, ito ay tungkol sa a low pass filter . Ang pagdidisenyo ng op-amp based LPF ay simpleng idisenyo, pati na rin ang mas kumplikadong mga disenyo gamit ang iba't ibang mga uri ng mga filter. Para sa higit pang mga application, ang LPF ay nagbibigay ng isang natitirang pagganap. Narito ang isang katanungan para sa iyo, ano ang pangunahing pag-andar ng low pass filter?
