Как быстро спроектировать схемы фильтра высоких и низких частот

В этом посте мы узнаем, как легко проектировать схемы аудиофильтров, такие как фильтры высоких и низких частот, не прибегая к сложному моделированию и расчетам. Представленные конструкции позволят создавать схемы фильтров только для желаемых конкретных полос частот и блокировать все остальные нежелательные частоты.

Что такое фильтр высоких частот

Как следует из названия, схема фильтра верхних частот предназначена для ослабления всех частот ниже определенной выбранной частоты и пропускания или разрешения всех частот выше этого порога. Принцип прямо противоположен схеме фильтра нижних частот.

Диапазон отсечки обычно находится в относительно более высоком частотном диапазоне (в кГц),

На следующем графике отклика фильтра верхних частот показано изображение формы волны, показывающее, как все частоты ниже выбранного порога среза постепенно ослабляются или блокируются по мере уменьшения частоты.

Следующие два изображения сконфигурированы как стандартные схемы фильтра верхних частот, где первый предназначен для работы с двойным источником питания, а второй предназначен для работы с одним источником.

В обеих вышеупомянутых конфигурациях операционный усилитель образует активный компонент центральной обработки, в то время как соответствующие резисторы и конденсаторы, подключенные к входным контактам операционного усилителя, вводятся для определения точки отсечки фильтра высоких частот, в зависимости от того, как значения этих пассивные компоненты рассчитываются в соответствии со спецификациями или требованиями пользователя.

Как создать индивидуальный фильтр высоких частот

Как было предложено, чтобы быстро спроектировать схему фильтра верхних частот, следующие формулы и последующие шаги могут использоваться для расчета соответствующих резисторов и конденсаторов.

Во-первых, произвольно выберите подходящее значение для C1 или C2, оба могут быть идентичными.

Затем рассчитайте R1 по следующей формуле:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x Частота

Здесь термин «частота» относится к желаемому порогу отсечки высоких частот, ниже которого другие нежелательные частоты необходимо постепенно ослаблять или игнорировать.

Наконец, рассчитайте R2 таким же образом, как указано выше, используя следующее уравнение:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Частота

Вариант схемы фильтра верхних частот с однополярным питанием можно увидеть с использованием другого конденсатора Cout, который совсем не критичен и может быть примерно в 100 или 1000 раз больше, чем C1.

Вышеупомянутые обсуждения показывают, насколько просто любой может быстро рассчитать и спроектировать схему фильтра верхних частот для конкретного приложения, которое может быть схемой управления высокими частотами, 10-полосный графический эквалайзер или схему домашнего кинотеатра и т. д.

Как работают фильтры низких частот

Как следует из названия схемы фильтра нижних частот предназначены для пропускания или проведения предпочтительного диапазона частот ниже или ниже желаемого порога среза, а также ослабления или постепенного блокирования частот выше этого значения.

Обычно операционные усилители используются для создания таких схем фильтров, поскольку операционные усилители лучше всего подходят для этих применений из-за их чрезвычайно универсальных характеристик.

График, показывающий частоту и усиление

На следующем графике представлена ​​типичная частотная характеристика фильтра нижних частот в отношении усиления, мы можем ясно видеть, как отклик затухает (постепенно падает) по мере того, как частота увеличивается после определенного порога среза.

На следующих изображениях изображен стандартный схемы фильтра нижних частот на базе операционных усилителей . Первый должен питаться от двойного источника питания, а второй работает от одного напряжения питания.

Разработка индивидуальной схемы фильтра нижних частот

Компоненты R1, R2 и C1, C2, сконфигурированные с неинвертирующими (+) и инвертирующими (-) входными выводами операционного усилителя, в основном определяют диапазон отсечки фильтра, и они должны быть оптимально рассчитаны при проектировании. схема.

Для расчета этих параметров и быстрого проектирования схемы фильтра нижних частот за считанные минуты можно использовать следующие формулы и описанные шаги:

Сначала нам нужно найти C1, что мы можем сделать, выбрав произвольно любое значение по нашему усмотрению.

Затем мы можем вычислить C2 по формуле:

C2 = С1 х 2

R1 и R2 могут быть идентичными и могут быть рассчитаны по следующей формуле:

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

здесь «частота» - это диапазон, в котором ожидается переход отсечки, или желаемый диапазон отсечки.

Значения Cin и Cout, показанные в фильтре нижних частот с однополярным питанием, не являются критическими, и они могут быть в 100-1000 раз больше, чем C1, то есть, если вы выбрали C1 как 0,1 мкФ, то они могут быть где угодно между 10 мкФ и 100 мкФ и т. Д. • Спецификация напряжения может быть выбрана вдвое больше используемого напряжения питания.

Все резисторы имеют номинал 1/4 Вт, 5% или 1%.

Вот и все! .... используя описанную выше простую технику, вы можете быстро разработать достаточно хороший фильтр нижних частот и использовать его для конкретного приложения, которое может включать в себя схему высокочастотной музыки, активный динамик кроссовер по сети или система домашнего кинотеатра и т. д.

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