• Определение фильтра низких частот
• Схема
• Активный и пассивный фильтр нижних частот фильтр
• Что делает LPF? Как это работает?
• Эксплуатация
• Частотный отклик
• Передаточная функция ФНЧ
• Проектирование ФНЧ
• Угловая частота фильтр нижних частот
• Идеальный и настоящий фильтр
• Фильтр низких частот против фильтра высоких частот
• Преимущества ФНЧ
• Каковы применения фильтра нижних частот
• Часто задаваемые вопросы

Определение LPF:

 «Фильтр нижних частот передает сигналы более низкой частоты с меньшим сопротивлением и имеет постоянное выходное усиление от нуля до частоты среза».

Как правило, фильтр нижних частот ослабляет частоты выше пороговых значений.

Принципиальная схема фильтра нижних частот:

Существует два типа активных фильтров:

• Активный фильтр низких частот - состоит в основном из активных компонентов, таких как операционный усилитель, транзистор.

• Пассивный фильтр нижних частот - состоит в основном из пассивных компонентов, таких как конденсаторы, резисторы и т. Д.

Как работает фильтр низких частот?

Что делает фильтр нижних частот?

На рисунке 1.1 это обычно используемый активный фильтр нижних частот.

Фильтрация обычно выполняется RC-цепью, а операционный усилитель используется как усилитель с единичным усилением. Резистор R_F(= R) включено для смещения постоянного тока.

При постоянном токе емкостное реактивное сопротивление бесконечно, и резистивный путь постоянного тока к земле для обоих выводов должен быть одинаковым.

Здесь все напряжения V_i, V_x, V_y, V₀ измеряются относительно земли.

Входное сопротивление операционного усилителя всегда бесконечно; ток на входные клеммы не поступает.

Согласно правилу делителя напряжения, напряжение на конденсаторе

Поскольку коэффициент усиления операционного усилителя бесконечен,

Где,

= усиление полосы пропускания фильтра

                 f = частота входного сигнала

= частота среза сигнала

A_cL

 = коэффициент усиления фильтра с обратной связью как функция частоты.

Величина прироста,

И фазовый угол (в градусах),

Работа фильтра нижних частот:

Работу фильтра нижних частот можно проверить из уравнения величины усиления следующим образом:

На очень низких частотах, т.е. f >> f_c,

При f = f_c,

              |A_cL| <А_F

Таким образом, фильтр имеет постоянное усиление A_F от 0 Гц до частоты среза f_c. На f_c, рост 0.707A_F, а после f_c, она уменьшается с постоянной скоростью с увеличением частоты.

Здесь фактический отклик отклоняется от приближения линейной пунктирной линии в окрестности 'f_c».

Частотная характеристика фильтра низких частот:

Как сделать фильтр низких частот?

Конструкция фильтра нижних частот:

Значение частоты среза ω_c выбран.

Емкость С подбирается с определенным значением; обычно это значение составляет от 0.001 до 0.1 мкФ. Майлар или танталовые конденсаторы рекомендуются для лучшей производительности.

Значение R рассчитывается из соотношения,

              F_c = частота среза в герцах

              Ω_c = частота среза в радианах секундах.

              C = в Фараде

Наконец, значения R₁ и R_F выбираются в зависимости от желаемого усиления полосы пропускания с помощью соотношения,

Масштабирование частоты: - После разработки фильтра может возникнуть необходимость изменить его частоту среза. Метод преобразования исходной частоты среза f_c к новой частоте среза называется «масштабированием частоты».

Чтобы изменить частоту среза, умножьте R или C, но не оба, на соотношение: -

Угловая частота и частота среза фильтра низких частот:

Переход фильтра нижних частот всегда происходит быстро и плавно. полоса пропускания в непропускания. Кроме того, частота среза не является параметром для измерения качества или недостатка в диапазоне частот. Частота среза более точно называется частотой -3 дБ, т. Е. Это частота, при которой амплитуда отклика на 3 дБ ниже значения при 0 Гц.

Что такое Pass-Band?

«Полоса пропускания - это конкретный диапазон частот, через который проходит фильтр внутри него».

Для фильтров нижних частот частоты, которые движутся к концу полосы пропускания, не могут иметь значительного усиления или внимания.

Что такое Stopband?

«Фильтр всегда содержит фильтры в пределах заданного диапазона и отклоняет частоты, находящиеся ниже заданного диапазона. Этот конкретный диапазон известен как полоса задерживания ».

Поскольку ограничения существуют для фильтров нижних частот, полоса задерживания ослабляется на определенной частоте, которая приближается к частоте среза ближе к 0 Гц.

Передаточная функция фильтра низких частот:

Что такое передаточная функция?

Передаточная функция - это комплексное число, которое имеет как величину, так и фазу. В случае фильтров передаточная функция помогает ввести разность фаз между входом и выходом.".

Поскольку фильтр нижних частот пропускает низкочастотные сигналы переменного тока, выходной сигнал ослабляется. Мы используем разные активные и пассивные компоненты для создания фильтра, который в конечном итоге имеет другие характеристики. Передаточная функция сообщает нам, как один вход связан с выходом в зависимости от характеристик компонента. Передаточную функцию легко определить по графику выходного сигнала на различных частотах. Мы также можем вычислить передаточную функцию, используя законы Кирхгофа, чтобы получить дифференциальное уравнение фильтра.

По мере прохождения через него большего количества сигнала фильтр будет применять фазовый сдвиг к выходному сигналу для входного сигнала. Следовательно, передаточная функция фильтра является сложной функцией частоты. Он также содержит всю важную информацию, необходимую для определения величины выходного сигнала и его фазы.

Идеальный фильтр и настоящий фильтр:

Иногда в целях упрощения мы часто используем активные фильтры для приблизительного определения путей. Мы модернизируем их до идеальной теоретической модели, которая называется «Идеальный фильтр».

Использование этих стандартов недостаточно, что приводит к ошибкам; тогда фильтр следует рассматривать на основе точного реального поведения, т. е. как «настоящий фильтр».

Основные ключевые термины идеального фильтра:

• Единица усиления
• Полная деградация входного сигнала по диапазонам.
• Переход реакции из одной зоны в другую довольно резкий.
• Он не создает никаких искажений при прохождении сигнала через транзитную зону.

В чем разница между фильтром низких частот и фильтром высоких частот?

Каковы преимущества фильтра низких частот?

• Фильтры нижних частот могут легко удалить эффекты наложения спектров из схемы, что обеспечивает плавную работу схемы.
• Низкочастотные фильтры экономичны, поэтому их можно легко использовать.
• Фильтры нижних частот имеют низкий выходной импеданс; таким образом, он предотвращает влияние нагрузки на частоту среза фильтров.

Применение фильтра нижних частот:

• В фильтрах «шипения» используется фильтр нижних частот.
• LPF используется в аудиоколонках для уменьшения высоких частот.
• LPF можно использовать как усилитель звука и эквалайзер.
• In Аналого-цифровой преобразователь, LPF используется в качестве сглаживающих фильтров для управления сигналами.
• LPF используется для сглаживания изображения, размытия изображения.
• LPF также используется в радиопередатчиках для блокировки излучения гармоник.
• Эти фильтры используются в музыкальных системах для фильтрации высокочастотных звуков, вызывая эхо на более высоких звуках.

Что такое пассивный фильтр нижних частот?

Пассивный фильтр нижних частот - это фильтр, состоящий из всех пассивных компонентов, таких как конденсаторы, резисторы и т. Д. Он вызывает меньший выходной уровень по сравнению с входным уровнем.

Что такое RC-схема низких частот?

RC-цепь нижних частот состоит только из резисторов и конденсаторов, как следует из названия. Это также важный пассивный фильтр. В этом фильтре реактивное сопротивление конденсатора изменяется обратно пропорционально частоте, а значение резистора остается постоянным при изменении частоты.

Что такое фильтр нижних частот Баттерворта?

A Фильтр Баттерворта - это тот тип фильтра, в котором частотная характеристика плоская по всей полосе пропускания. Фильтр Баттерворта низких частот обеспечивает постоянный выходной сигнал от источника постоянного тока до определенной частоты среза и отклоняет частоты более высокого уровня.

Как можно построить фильтр нижних частот второго порядка?

Мы знаем, что фильтр нижних частот первого порядка можно создать, подключив один резистор и конденсатор, один полюс которых может дать нам крутизну спада -20 дБ / декаду. Чтобы создать пассивный фильтр нижних частот второго порядка, мы соединяем или каскадируем два пассивных фильтра (первого порядка). Это тоже двухполюсная сеть.

Запишите угловую частоту фильтра второго порядка.

В фильтре нижних частот второго порядка мы наблюдаем точку угловой частоты -3 дБ, и, следовательно, частота полосы пропускания изменяется от своего первоначального значения, рассчитанного по формуле:

Узнать больше об электронике нажмите здесь.