Slik designer du raskt en høy- og lavpassfilterkrets

I dette innlegget lærer vi å designe lydfilterkretser som høypassfilter og lavpassfilterkretser uten problemer uten å gå gjennom bryet med komplekse simuleringer og beregninger. De presenterte designene gjør det mulig å opprette filterkretser bare for de ønskede spesifikke frekvensbåndene og blokkere alle andre uønskede frekvenser.

Hva er høypassfilter

Som navnet antyder, er en høypassfilterkrets designet for å dempe alle frekvenser under en bestemt valgt frekvens, og passere eller tillate alle frekvenser over denne terskelen. Prinsippet er motsatt av en lavpassfilterkrets.

Avskjæringsområdet har generelt et relativt høyere frekvensområde (i kHz),

Følgende høypassfilterresponsgraf viser bølgeformbildet som indikerer hvordan alle frekvenser under en valgt grenseverdi dempes eller blokkeres gradvis når frekvensen reduseres.

Følgende to bilder er konfigurert som standard høypassfilterkretser, hvor den første er designet for å fungere med en dobbel forsyning, mens den andre er spesifisert for å fungere med en enkelt forsyning.

I begge de ovennevnte konfigurasjonene danner opampen den sentrale prosesseringsaktive komponenten, mens de tilknyttede motstandene og kondensatorene som er koblet over inngangspinnene til opampen blir introdusert for å bestemme høypassfilterets avskjæringspunkt, avhengig av hvordan verdiene til disse passive komponenter beregnes i henhold til brukerens spesifikasjoner eller krav.

Hvordan lage et tilpasset høypassfilter

Som foreslått, for å utforme en høypassfilterkrets raskt, kan følgende formler og de påfølgende trinnene brukes til å beregne de aktuelle motstandene og kondensatorene.

Velg først en passende verdi vilkårlig for C1 eller C2, begge kan være identiske.

Deretter beregner du R1 ved å bruke følgende formel:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x Frekvens

Her refererer begrepet 'frekvens' til ønsket høypass-avskjæringsterskel under hvilken andre uønskede frekvenser må dempes eller ignoreres gradvis.

Til slutt beregner du R2 på samme måte som ovenfor ved å bruke følgende ligning:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frekvens

Enkeltforsyningsversjonen av høypassfilterkretsen kan sees som involverer en annen kondensator Cout som ikke er kritisk og kan være omtrent 100 eller 1000 ganger mer enn C1.

Ovennevnte diskusjoner viser hvor enkelt hvem som helst kan beregne og designe en høypass-filterkrets raskt for en bestemt applikasjon som kan være en diskantkontrollkrets, en 10-bånds grafisk equalizer eller en hjemmekino krets etc.

Hvordan lavpassfilter fungerer

Som navnet antyder lavpassfilterkretser er konstruert for å passere eller lede et foretrukket frekvensområde lavere eller under en ønsket grenseverdi, og dempe eller gradvis blokkere frekvensene over denne verdien.

Normalt brukes opamper for å lage slike filterkretser, siden opamps er best egnet for disse applikasjonene på grunn av deres ekstremt allsidige egenskaper.

Graf som viser frekvens mot gevinst

Følgende graf gir den typiske lavpassfilterfrekvensresponsen med hensyn til forsterkningen, vi kan tydelig se hvordan responsen dempes (gradvis synker) når frekvensen øker forbi den bestemte grenseverdien.

Følgende bilder viser standarden opamp-baserte lavpassfilterkretser . Den første må drives av en dobbel forsyning, og den andre bruker en enkelt forsyningsspenning.

Designe en tilpasset lavpassfilterkrets

Komponentene R1, R2 og C1, C2 konfigurert med ikke-inverterende (+) og inverterende (-) inngangsuttak på opamp bestemmer i utgangspunktet filterets avskjæringsområde, og disse må beregnes optimalt under utforming kretsen.

For å beregne disse parametrene og utforme en lavpassfilterkrets raskt i løpet av minutter, kan man bruke følgende formler og de forklarte trinnene:

Først må vi finne C1 som vi kan gjøre ved å velge hvilken som helst verdi vilkårlig i henhold til vår bekvemmelighet.

Deretter kan vi beregne C2 med formelen:

C2 = C1 x 2

R1 og R2 kan være identiske, og kan beregnes ved hjelp av følgende formel:

R1 eller R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frekvens.

her er 'frekvensen' området der det forventes at avskjæringsovergangen skal skje, eller ønsket avskjæringsområde.

Verdiene til Cin og Cout vist i lavpassfilteret for enkeltforsyning er ikke kritiske, og disse kan være 100 til 1000 ganger C1, noe som betyr at hvis du valgte C1 som 0.1uF, kan disse være hvor som helst mellom 10uF og 100uF osv. Spenningsspesifikasjonen kan velges til å være dobbelt så stor som den forsyningsspenningen som brukes.

Motstandene er alle 1/4 watt, 5% eller 1%.

Det er det! .... ved å bruke den enkle teknikken ovenfor kan du raskt designe et rimelig godt lavpasfilter og bruke det til et spesifikt program som kan inkludere en høy bassmusikkrets, en aktiv høyttaler kryss over nettverket eller et hjemmekinoanlegg etc.

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