In signaalverwerking Filters zijn een soort apparaten die worden gebruikt om de vereiste frequentiecomponenten toe te staan en om ongewenste frequentiecomponenten te verwijderen. Filtering kan worden gedefinieerd als de achtergrondruis van het interfacing-signaal kan worden verminderd door enkele frequenties te verwijderen. Het circuit van het filter kan worden gebruikt om de LPF en HPF eigenschappen in een enige filter dat wordt aangeduid als een banddoorlaatfilter. Er zijn verschillende soorten filters beschikbaar zoals analoog / digitaal, actief / passief, lineair / niet-lineair, tijdvariant / tijdinvariant. Dit artikel bespreekt een overzicht van het banddoorlaatfilter met toepassingen
Wat is een banddoorlaatfilter?
De definitie van het banddoorlaatfilter is een schakeling die het mogelijk maakt dat de signalen tussen twee bepaalde frequenties stromen, hoewel deze signalen op andere frequenties worden verdeeld. Deze filters zijn verkrijgbaar in verschillende typen, enkele van de BPF- banddoorlaatfilter ontwerp kan zowel met een externe voeding als actief worden gedaan componenten zoals geïntegreerde schakelingen, transistors , die worden genoemd als een actief banddoorlaatfilter Evenzo gebruiken sommige filters elke vorm van stroombron en zijn ze ook passief componenten zoals condensatoren en smoorspoelen , die worden genoemd als een passief banddoorlaatfilter.
Deze filters zijn toepasbaar zowel in draadloze zenders als ontvangers. In een zender kan een BPF worden gebruikt om de bandbreedte van het uitgangssignaal te beperken tot het minimaal noodzakelijke niveau en om gegevens met de gewenste snelheid en vorm te verzenden. Evenzo laat dit filter in een ontvanger de signalen in een favoriet frequentiebereik decoderen, terwijl het weg blijft van signalen op onnodige frequenties. De signaal-ruisverhouding (S / N) van een ontvanger kan worden geoptimaliseerd door een BPF.
Banddoorlaatfiltercircuit
Het beste voorbeeld van een banddoorlaatfilter circuit is de RLC-circuit dat wordt hieronder getoond. Dit filter kan ook worden ontworpen door een LPF en HPF te verenigen. In BPF illustreert Bandpass een soort filter, anders filterprocedure. Het moet worden onderscheiden van de doorlaatband die verwijst naar het echte gedeelte van het beïnvloede spectrum. Een idyllisch banddoorlaatfilter heeft geen versterking en verzwakking, dus het is een volledig niveaudoorlaatband. Dat zal alle frequenties buiten de doorlaatband volledig verzwakken.
Banddoorlaatfiltercircuit
Praktisch gezien is het banddoorlaatfilter niet ideaal en verzwakt niet alle frequenties buiten de voorkeursfrequentiekeuze volledig. In het bijzonder is er een sectie net buiten de voorgestelde doorlaatband waar frequenties worden verzwakt, maar niet weggegooid, die wordt genoemd als de filter roll-off, en gewoonlijk wordt deze gespecificeerd in dB verzwakking voor elk octaaf anders decennium van frequentie. Over het algemeen lijkt het filterontwerp de roll-off zo dun mogelijk op te bouwen, waardoor het filter het voorgestelde ontwerp kan doen. Vaak kan dit worden bereikt ten koste van de doorlaatband-rimpel, anders stopband-rimpel.
Het filter bandbreedte kan worden gedefinieerd als de ongelijkheid tussen de bovenste frequentie en de lagere frequentie. De vormfactor is de fractie van bandbreedtes berekend met twee ongelijke verzwakkingswaarden voor het bepalen van de afsnijfrequentie. Een vormfactor van 2: 1 bij 20/2 dB betekent bijvoorbeeld dat de bandbreedte die wordt berekend over frequenties bij 20 dB verzwakking dubbel is die berekend uit frequenties bij 2 dB verzwakking. Optische BPF's worden vaak gebruikt in fotografie, maar ook bij verlichtingswerk in theater. Dit soort filters neemt de omtrek van een helder gekleurde film, anders een vel.
Verschillende soorten banddoorlaatfilters
De categorisatie van het banddoorlaatfilter kan in twee typen worden gedaan, zoals een breedbandfilter en smalbanddoorlaatfilter
Breedbanddoorlaatfilter
Een WBF of breedbanddoorlaatfilter (WBF) kan worden gevormd door zowel laagdoorlaat- als hoogdoorlaat-segmenten te laten vallen, wat normaal gesproken een ander circuit is dat bedoeld is voor eenvoudig ontwerp en handeling.
Breedbanddoorlaatfilter
Het wordt erkend met een aantal praktische circuits. Een banddoorlaatfilter met ± 20 dB / decennium kan worden gevormd door de twee secties te gebruiken, zoals een laagdoorlaat van de 1e orde, maar ook highpass-secties kunnen worden verwijderd. Evenzo kan een banddoorlaatfilter met ± 40 dB / decennium worden gevormd door twee tweede-orde filters in serie te schakelen, namelijk laagdoorlaat- en hoogdoorlaatfilter (HPF). Dit betekent dat de volgorde van het banddoorlaatfilter (BPF) wordt bepaald met de volgorde van de lage pass hoogdoorlaatfilters De banddoorlaatfilter grafiek wordt hieronder weergegeven.
Frequentierespons van BPF
Een banddoorlaatfilter met ± 20 dB / decennium kan bestaan uit een 1e orde HPF (hoogdoorlaatfilter) Een eerste bestelling LPF (laagdoorlaatfilter) wordt in de volgende afbeelding weergegeven door zijn frequentierespons.
Smalle banddoorlaatfilter
Over het algemeen gebruikt een smalbanddoorlaatfilter verschillende terugkoppelingen. Dit banddoorlaatfilter met behulp van een op-amp zoals weergegeven in het volgende schakelschema. De belangrijkste kenmerken van dit filter zijn voornamelijk de volgende.
Smalle banddoorlaatfilter
Een andere naam van dit filter is een filter met meervoudige feedback, omdat het twee feedbackstroken bevat
Een operationele versterker wordt gebruikt in de inverterende modus
De frequentierespons van dit filter wordt getoond in de volgende afbeelding.
Frequentierespons van NBPF
Gewoonlijk kan het ontwerp van dit filter worden gedaan voor exacte waarden van middenfrequentie (fc) & bandbreedte of middenfrequentie & BW. De componenten van dit circuit kan worden bepaald door de volgende relaties. Elk van de C1 en C2 condensatoren kan naar C worden gebracht voor de vereenvoudiging van de ontwerpberekening.
R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc C (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ fc C
Uit de bovenstaande vergelijkingen geeft Af bij middelste frequentie Af de versterking aan, dus Af = R3 / 2R1
Maar de Af zou aan deze verklaring moeten voldoen Van<2Q2
De fc (middenfrequentie) van de meervoudige feedbackfilters kan worden veranderd naar een nieuwe frequentie fc zonder de bandbreedte of versterking te veranderen. Dit kan worden bereikt door R2 te veranderen in R2 ’zodat
R2 '= R2 * ( fc fc )twee
Banddoorlaatfiltercalculator
Het volgende circuit is het passieve banddoorlaatfiltercircuit. Door dit circuit te gebruiken, kunnen we het passieve banddoorlaatfilter berekenen. De formule voor passief banddoorlaatfilter calculator wordt hieronder weergegeven.
Passieve banddoorlaatfiltercalculator
Voor lage afsnijfrequentie = 1 / 2∏R2C2
Voor hoge afsnijfrequentie = 1 / 2∏R1C1
Evenzo kunnen we berekenen voor actieve inverterende op-amp BPF en actieve niet-inverterende op-amp BPF.
Band Pass Filter-toepassingen
De toepassingen van banddoorlaatfilters omvatten de volgende.
- Deze filters zijn uitgebreid toepasbaar op draadloze zenders en ontvangers
- Dit filter kan worden gebruikt om de S / N-verhouding (signaal-ruis) en het medeleven van een ontvanger te optimaliseren.
- Het belangrijkste doel van het filter in de zender is om de BW van het uitgangssignaal te beperken tot de geselecteerde band voor de communicatie.
- BPF's worden ook veel gebruikt in optica zoals LIDARS lasers, enz.
- De beste toepassing van dit filter is de verwerking van audiosignalen, waar een specifiek bereik van geluidsfrequenties nodig is, hoewel de rest wordt verwijderd.
- Deze filters zijn toepasbaar in sonar, instrumenten, medische en Seismologie toepassingen
- Deze filters omvatten communicatie systemen voor het kiezen van een bepaald signaal uit een verscheidenheid aan signalen.
Daarom gaat het hier allemaal om banddoorlaatfilter theorie waaronder, schakelschema met werkende, soorten banddoorlaatfilters en de toepassingen ervan. Uit de bovenstaande informatie kunnen we ten slotte concluderen dat de andere toepassingsgebieden van deze filters in de astronomie zijn, deze filters laten slechts een deel van het bereik van licht in een apparaat toe. Deze filters kunnen helpen bij het vinden van waar sterren achterover leunen in de hoofdreeks, roodverschuivingen herkennen, enz. Hier is een vraag voor u, wat is een actief banddoorlaatfilter?
