Passiivisten LC-suodattimien (LPF ja HPF) yleinen rakenneperiaate

Kun piirissä on tarpeen vaimentaa tietyn taajuusspektrin vaihtovirtoja, mutta samalla päästää tehokkaasti läpi tämän spektrin ylä- tai alapuolella olevia taajuuksia, passiivinen LC-suodatin reaktiivisissa elementeissä voi olla hyödyllinen - alipäästösuodatin päälle. alipäästösuodatin (tarvittaessa värähtelyjen tehollinen kulku, jonka taajuus on asetettua pienemmällä taajuudella) tai ylipäästösuodatin HPF (tarvittaessa asetettua korkeammalla taajuudella olevien värähtelyjen tehokas läpikulku).

Näiden suodattimien rakenneperiaate perustuu induktorien ja kondensaattorien ominaisuuksiin toimia eri tavalla vaihtovirtapiireissä.

On hyvin tunnettua, että induktiivinen vastus kelat on suoraan verrannollinen sen läpi kulkevan virran taajuuteen, joten mitä korkeampi kelan läpi kulkevan virran taajuus, sitä suurempi reaktiivisuus se näyttää tämän virran, eli se hidastaa vaihtovirtoja korkeammilla taajuuksilla enemmän ja läpäisee alemmilla taajuuksilla olevia virtoja helpommin.

Lauhdutin - päinvastoin, mitä suurempi virran taajuus, sitä helpommin tämä vaihtovirta tunkeutuu sen läpi, ja mitä pienempi virran taajuus, sitä suurempi este virran tielle on tämä kondensaattori. Kaavamaisesti ali- ja ylipäästösuodattimet ovat L-muotoisia, T-muotoisia ja U-muotoisia (moniristeys).

L-muotoinen LC-suodatin

L-muotoinen suodatin on peruselektroniikkasuodatin, joka koostuu induktanssin L kelasta ja kapasitanssin C kondensaattorista. Tällaisen piirin taajuusvaste riippuu kahden elementin (L ja C) kytkentäjärjestyksestä suhteessa pisteeseen, jossa käytetään suodatettua signaalia ja arvoihin L ja C ...

Käytännössä L:n ja C:n arvot valitaan siten, että niiden reaktanssi toimintataajuusalueella on noin 100 kertaa pienempi kuin kuormitusvastus, jotta jälkimmäisen ohjailuvaikutus suodattimen taajuusvasteeseen pienenee merkittävästi. .

Taajuutta, jolla suodattimeen syötetyn signaalin amplitudi putoaa 0,7:ään sen alkuperäisestä arvosta, kutsutaan rajataajuudeksi. Ihanteellisella suodattimella on jyrkkä pystysuuntainen taipuma.

Joten, riippuen induktorin L ja kondensaattorin C kytkentäjärjestyksestä signaalilähteen ja nollaväylän suhteen, saat ylipäästösuodattimen - HPF tai alipäästösuodattimen - LPF.

Itse asiassa nämä piirit ovat jännitteenjakajia, ja jakajan varsiin on asennettu reaktiiviset elementit, joiden vaihtovirtavastus riippuu taajuudesta.

Täällä voit helposti laskea jännitehäviön kussakin suodatinelementissä ottaen huomioon, että katkaisutaajuudella suodattimen lähdön jännitehäviön tulee olla yhtä suuri kuin 0,7 tulojännitteen amplitudista.Tämä tarkoittaa, että reagenssien välisen suhteen tulee olla 0,3 / 0,7 - tämän suhteen perusteella lasketaan suodattimen muodostava erotin.

Kun kuormituspiiri on auki, alipäästösuodattimissa, kun tulosignaalin taajuus ylittää suodattimen LC-piirin resonanssitaajuuden, lähdön amplitudi alkaa laskea jyrkästi. Ylipäästösuotimissa tulosignaalin taajuuden putoaessa suodattimen LC-piirin resonanssitaajuuden alapuolelle, myös lähdön amplitudi alkaa laskea. Käytännössä LC-suodattimia ei käytetä sellaisenaan ilman kuormitusta.

T-muotoinen LC-suodatin

Suodattimen ohitusvaikutuksen heikentämiseksi sen taakse liitettyihin herkkiin piireihin käytetään T-muotoisia suodattimia. Tässä L-liitäntään on lisätty reaktiivinen lisäelementti sen lähdön puolelle.

L-muotoiselle LC-suodattimelle käytännössä laskettu kapasiteetti tai induktanssi korvataan sarjakytkennällä identtisten elementtien parilla siten, että niiden kokonaisresistanssi on sama kuin tällä parilla korvattu laskennallinen elementti (laittavat kaksi induktanssien puolikasta tai kaksi kondensaattoria, joiden kapasiteetti on kaksi kertaa suurempi).

U-muotoinen LC-suodatin

Lisäämällä L-muotoiseen liitäntään lisäelementti, mutta ei takaosaan, vaan etuosaan, saadaan U-muotoinen suodatin. Tämä piiri biasoi tulolähdettä enemmän. Tässä lisätty elementti on puolet L-kytkennän lasketusta kapasitanssista (joka yksinkertaisesti jaetaan kahdeksi kapasitiiviseksi elementiksi) tai kaksinkertainen induktanssiarvo, joka nyt saadaan kytkemällä kaksi käämiä rinnan.

Mitä enemmän yhteyksiä suodattimessa on, sitä tarkempi suodatus on.Seurauksena on, että kuorman suurimmalla amplitudilla on taajuus, joka tälle suodattimelle on lähinnä sen resonanssitaajuutta (ehto on, että yhteyden induktiivinen komponentti on yhtä suuri kuin sen kapasitiivisen komponentin tämä taajuus), loput spektri tukahdutetaan.

Monitasosuodattimien käyttö mahdollistaa halutun taajuuden signaalin erottamisen erittäin tarkasti kohinaisesta signaalista. Vaikka amplitudi katkaisutaajuudella on suhteellisen pieni, suodatinhanojen yleinen vaikutus vaimentaa muun alueen.