- Definizione di filtro passa basso
- Circuit Diagram
- Pass basso attivo e passivo filtro
- Cosa fa un LPF? Come funziona?
- Funzionamento
- Risposta in frequenza
- Funzione di trasferimento di un LPF
- Progettare un LPF
- Frequenza d'angolo di a filtro passa basso
- Filtro ideale e reale
- Filtro passa basso vs filtro passa alto
- Vantaggi di un LPF
- Quali sono gli usi di un filtro passa basso
- FAQ
Definizione di LPF:
"Il filtro passa basso trasporta segnali a frequenza inferiore con minore resistenza e ha un guadagno di uscita costante da zero a una frequenza di taglio."
Generalmente, un filtro passa basso attenua le frequenze al di sopra dei punti di taglio.
Schema del circuito di un filtro passa basso:
Esistono due tipi di filtri attivi, sono:
- Filtro passa basso attivo – è costituito principalmente da componenti attivi come un amplificatore operazionale, un transistor.
- Filtro passa basso passivo - è costituito principalmente da componenti passivi come condensatori, resistori, ecc.
Come funziona un filtro passa basso?
Cosa fa un filtro passa basso?
Nella figura 1.1, è un filtro attivo passa-basso comunemente usato.
Il filtraggio viene comunemente eseguito dalla rete RC e l'amplificatore operazionale viene utilizzato come amplificatore a guadagno unitario. Il resistore RF(= R) è incluso per l'offset Dc.
A CC, la reattanza capacitiva è infinita e il percorso resistivo CC verso terra per entrambi i terminali dovrebbe essere uguale.
Qui, tutte le tensioni Vi, Vx, Vy, V0 sono misurati rispetto al suolo.
L'impedenza di ingresso dell'amplificatore operazionale è sempre infinita; nessuna corrente fluirà nei terminali di ingresso.
Secondo la regola del divisore di tensione, la tensione attraverso il condensatore,
Poiché il guadagno dell'amplificatore operazionale è infinito,
Dove,
= guadagno passabanda del filtro
f = frequenza del segnale di ingresso
= frequenza di taglio del segnale
AcL
= guadagno ad anello chiuso del filtro in funzione della frequenza.
La grandezza del guadagno,
E angolo di fase (in gradi),
Funzionamento di un filtro passa basso:
Il funzionamento del filtro passa basso può essere verificato dall'equazione della grandezza del guadagno come segue:
A frequenze molto basse, cioè f >> fc,
A f = fc,
|AcL| <AF
Quindi il filtro ha un guadagno costante di AF da 0 Hz alla frequenza di taglio fc. A fc, la crescita è di 0.707AFe dopo fc, diminuisce a un ritmo costante con un aumento della frequenza.
Qui, la risposta effettiva devia dall'approssimazione lineare tratteggiata in prossimità di 'fc. '
Risposta in frequenza del filtro passa basso:
Come realizzare un filtro passa basso?
Design del filtro passa basso:
Un valore della frequenza di taglio ωc è scelto.
La capacità C è selezionata con un certo valore; in genere, il valore è compreso tra 0.001 e 0.1µF. Mylar o condensatori al tantalio sono consigliati per prestazioni migliori.
Il valore di R è calcolato dalla relazione,
Fc = frequenza di taglio in hertz
Ωc = la frequenza di taglio è in radianti al secondo.
C = a Farad
Infine, i valori di R1 e RF vengono selezionati in base al guadagno della banda passante desiderato utilizzando la relazione,
Scala di frequenza: - Una volta progettato un filtro, potrebbe essere necessario modificare la sua frequenza di taglio. Il metodo per convertire una frequenza di taglio originale fc a una nuova frequenza di taglio viene chiamata "scalatura della frequenza".
Per modificare una frequenza di taglio, moltiplicare R o C, ma non entrambi per il rapporto: -
Frequenza d'angolo e frequenza di taglio di un filtro passa basso:
La transizione di un filtro passa basso è sempre rapida e fluida dal banda passante a banda ferma. Inoltre, una frequenza di taglio non è un parametro per misurare la bontà o la cattiveria in una gamma di frequenze. La frequenza di taglio è più precisamente indicata come frequenza -3dB, ovvero è la frequenza alla quale la risposta in ampiezza è 3dB inferiore al valore a 0 Hz.
Cos'è il pass-band?
"La banda passante è la particolare gamma di frequenze che un filtro attraversa al suo interno."
Per i filtri passa basso, le frequenze che si spostano verso la fine della banda passante non possono avere alcun guadagno o attenzione significativi.
Cos'è Stopband?
“Un filtro trasporta sempre filtri entro una data banda e rifiuta le frequenze che sono al di sotto di una data gamma. Questa particolare gamma è nota come Stopband ”.
Poiché esistono limitazioni per i filtri passa-basso, la banda di arresto si attenua a una frequenza particolare, che si avvicina alla frequenza di taglio più vicina a 0 Hz.
La funzione di trasferimento di un filtro passa basso:
Cos'è una funzione di trasferimento?
"La funzione di trasferimento è un numero complesso che ha sia grandezza che fase. Nel caso dei filtri, la funzione di trasferimento aiuta a introdurre una differenza di fase tra ingresso e uscita. "
Poiché il filtro passa basso consente il passaggio dei segnali CA a bassa frequenza, l'uscita viene attenuata. Usiamo diversi componenti attivi e passivi per creare un filtro, che alla fine ha altre caratteristiche. La funzione di trasferimento ci dice come un ingresso è correlato a un'uscita a seconda delle caratteristiche del componente. La funzione di trasferimento può essere facilmente determinata da un grafico del segnale di uscita a varie frequenze. Possiamo anche calcolare la funzione di trasferimento usando le leggi di Kirchoff per derivare l'equazione differenziale del filtro.
Man mano che più segnale lo attraversa, il filtro applicherà uno spostamento di fase al segnale di uscita per il segnale di ingresso. Quindi, la funzione di trasferimento di un filtro è una funzione complessa della frequenza. Contiene anche tutte le informazioni vitali necessarie per determinare l'ampiezza del segnale di uscita e la sua fase.
Filtro ideale e filtro reale:
A volte, per motivi di semplificazione, utilizziamo spesso i filtri attivi per approssimare i modi. Li aggiorniamo in un modello ideale e teorico, chiamato "Filtro ideale".
L'uso di questi standard è insufficiente e porta a errori; quindi, il filtro dovrebbe essere trattato in base a un comportamento reale accurato, ovvero come un "filtro reale".
I principali termini chiave di un filtro ideale sono
- Un'unità di guadagno
- Completa degradazione del segnale di ingresso attraverso le bande.
- La transizione della risposta da una zona all'altra è piuttosto brusca.
- Non crea alcuna distorsione quando il segnale passa attraverso la zona di transito.
Quali sono le differenze tra il filtro passa basso e il filtro passa alto?
Quali sono i vantaggi di un filtro passa basso?
- I filtri passa-basso possono rimuovere facilmente gli effetti di aliasing da un circuito, il che fa funzionare il circuito senza problemi.
- I filtri passa-basso sono convenienti in modo che possano essere utilizzati facilmente.
- I filtri passa-basso hanno una bassa impedenza di uscita; quindi, impedisce che la frequenza di taglio dei filtri venga influenzata dal carico.
Applicazioni di un filtro passa basso:
- Un filtro passa-basso viene utilizzato nei filtri "fruscio".
- LPF viene utilizzato negli altoparlanti audio per ridurre l'alta frequenza.
- LPF può essere utilizzato come amplificatore audio e equalizzatore.
- In Convertitore da analogico a digitale, LPF viene utilizzato come filtri anti-alias per controllare i segnali.
- LPF viene utilizzato per uniformare le immagini e sfocare le immagini.
- LPF è utilizzato anche nei trasmettitori radio per bloccare le emissioni armoniche.
- Questi filtri vengono utilizzati nei sistemi musicali per filtrare i suoni ad alta frequenza, provocando l'eco ai suoni più alti.
Cos'è un filtro passa basso passivo?
Un filtro passa basso passivo è un filtro composto da tutti i componenti passivi come condensatori, resistori, ecc. Causa un livello di uscita inferiore rispetto al livello di ingresso.
Cos'è un circuito passa basso RC?
Un circuito passa basso RC è composto solo da resistori e condensatori, come suggerisce il nome. È anche un filtro passivo essenziale. In questo filtro, la reattanza di un condensatore varia inversamente alla frequenza e il valore del resistore rimane costante al variare della frequenza.
Che cos'è un filtro passa basso Butterworth?
A Filtro Butterworth è quel tipo di filtro in cui la risposta in frequenza è piatta sulla regione della banda passante. Un filtro Butterworth passa basso fornisce un'uscita costante dalla sorgente CC a una particolare frequenza di taglio e rifiuta le frequenze di livello più alto.
Come si può costruire un filtro passa basso del secondo ordine?
Sappiamo che un filtro passa-basso di primo ordine può essere realizzato collegando un singolo resistore e condensatore il cui singolo polo può darci una pendenza di roll-off -20dB / decade. Per creare un filtro passa basso passivo del secondo ordine, colleghiamo o mettiamo in cascata due filtri passivi (primo ordine). È anche una rete bipolare.
Annota la frequenza d'angolo di un filtro di secondo ordine.
In un filtro passa basso del secondo ordine, osserviamo un punto di frequenza d'angolo di -3dB e quindi la frequenza della banda passante cambia dal suo valore originale come calcolato nell'equazione:
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Ciao, sono Soumali Bhattacharya. Ho fatto il Master in Elettronica.
Attualmente sono investito nel campo dell'elettronica e della comunicazione.
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