Pasywne filtry pasmowemożna to zrobić poprzez połączenie filtra dolnoprzepustowego z filtrem górnoprzepustowym
Pasywny filtr pasmowo-przepustowy może być używany do izolowania lub filtrowania określonych częstotliwości mieszczących się w określonym paśmie lub zakresie częstotliwości. Częstotliwość odcięcia, czyli punkt ƒc w prostym pasywnym filtrze RC, można precyzyjnie kontrolować za pomocą jednego rezystora połączonego szeregowo z niespolaryzowanym kondensatorem. W zależności od sposobu ich połączenia, uzyskano filtr dolnoprzepustowy lub górnoprzepustowy.
Jednym z prostych zastosowań tego typu filtrów pasywnych są zastosowania lub obwody wzmacniaczy audio, takie jak filtry zwrotnicy głośników lub regulatory barwy dźwięku w przedwzmacniaczach. Czasami konieczne jest przepuszczanie tylko pewnego zakresu częstotliwości, które nie zaczynają się od 0 Hz (prąd stały) ani nie kończą się na wyższym punkcie częstotliwości, ale mieszczą się w określonym zakresie lub paśmie częstotliwości, wąskim lub szerokim.
Łącząc lub „kaskadując” pojedynczy obwód filtra dolnoprzepustowego z obwodem filtra górnoprzepustowego, możemy stworzyć kolejny rodzaj pasywnego filtra RC, który przepuszcza wybrany zakres częstotliwości, który może być wąski lub szeroki, jednocześnie tłumiąc wszystkie częstotliwości spoza tego zakresu. Ten nowy typ układu filtrów pasywnych tworzy filtr selektywny częstotliwościowo, znany powszechnie jako filtr pasmowo-przepustowy (BPF).
W przeciwieństwie do filtra dolnoprzepustowego, który przepuszcza tylko sygnały o niskiej częstotliwości, lub filtra górnoprzepustowego, który przepuszcza sygnały o wyższej częstotliwości, filtr pasmowo-przepustowy przepuszcza sygnały w określonym „pasmie” lub „rozproszeniu” częstotliwości bez zniekształcania sygnału wejściowego ani wprowadzania dodatkowego szumu. To pasmo częstotliwości może mieć dowolną szerokość i jest powszechnie znane jako szerokość pasma filtra.
Szerokość pasma jest powszechnie definiowana jako zakres częstotliwości występujący między dwoma określonymi punktami odcięcia częstotliwości (ƒc), które znajdują się 3 dB poniżej maksymalnego środka lub szczytu rezonansowego, jednocześnie tłumiąc lub osłabiając pozostałe częstotliwości poza tymi dwoma punktami.
W przypadku częstotliwości szeroko rozproszonych możemy po prostu zdefiniować termin „szerokość pasma”, gdzie BW jest różnicą między dolną częstotliwością odcięcia (ƒcLOWER) a górną częstotliwością odcięcia (ƒcHIGHER). Innymi słowy, BW = ƒH – ƒL. Oczywiście, aby filtr pasma przepustowego działał prawidłowo, częstotliwość odcięcia filtra dolnoprzepustowego musi być wyższa niż częstotliwość odcięcia filtra górnoprzepustowego.
„Idealny” filtr pasmowo-przepustowy może być również używany do izolowania lub filtrowania określonych częstotliwości mieszczących się w określonym paśmie częstotliwości, na przykład do redukcji szumów. Filtry pasmowo-przepustowe są ogólnie znane jako filtry drugiego rzędu (dwubiegunowe), ponieważ w ich konstrukcji obwodowej znajdują się „dwa” elementy reaktywne – kondensatory. Jeden kondensator w obwodzie dolnoprzepustowym i drugi w obwodzie górnoprzepustowym.
Powyższy wykres Bodego, czyli krzywa odpowiedzi częstotliwościowej, przedstawia charakterystykę filtru pasmowo-przepustowego. Sygnał jest tu tłumiony w niskich częstotliwościach, a sygnał wyjściowy rośnie z nachyleniem +20 dB/dekadę (6 dB/oktawę), aż częstotliwość osiągnie „dolny punkt odcięcia” ƒL. Przy tej częstotliwości napięcie wyjściowe wynosi ponownie 1/√2 = 70,7% wartości sygnału wejściowego lub -3 dB (20*log(VOUT/VIN)) sygnału wejściowego.
Sygnał wyjściowy utrzymuje maksymalne wzmocnienie, aż do osiągnięcia „górnego punktu odcięcia” ƒH, gdzie zmniejsza się z szybkością -20 dB/dekadę (6 dB/oktawę), tłumiąc wszelkie sygnały o wysokiej częstotliwości. Punkt maksymalnego wzmocnienia wyjściowego jest zazwyczaj średnią geometryczną dwóch wartości -3 dB między dolnym a górnym punktem odcięcia i nazywany jest wartością „częstotliwości środkowej” lub „szczytu rezonansowego” ƒr. Ta średnia geometryczna jest obliczana jako ƒr 2 = ƒ(GÓRNY) x ƒ(DOLNY).
Afiltr pasmowyjest uważany za filtr drugiego rzędu (dwubiegunowy), ponieważ ma „dwa” elementy reaktywne w strukturze obwodu, wówczas kąt fazowy będzie dwukrotnie większy niż w przypadku wcześniej widzianych filtrów pierwszego rzędu, tj. 180°. Kąt fazowy sygnału wyjściowego wyprzedza kąt fazowy sygnału wejściowego o +90° do częstotliwości środkowej lub rezonansowej, punktu ƒr, w którym osiąga „zero” stopni (0°) lub jest „w fazie”, a następnie zmienia się na opóźniony o -90° w stosunku do sygnału wejściowego wraz ze wzrostem częstotliwości wyjściowej.
Górne i dolne punkty częstotliwości granicznej dla filtru pasmowo-przepustowego można znaleźć przy użyciu tego samego wzoru, którego używa się w przypadku filtrów dolnoprzepustowych i górnoprzepustowych.
Urządzenia standardowo wyposażone są w złącza żeńskie SMA lub N albo złącza 2,92 mm, 2,40 mm i 1,85 mm w przypadku komponentów o wysokiej częstotliwości.
Możemy również dostosować filtr pasmowo-przepustowy do Państwa wymagań. Aby wprowadzić potrzebne parametry, prosimy przejść na stronę personalizacji.
Czas publikacji: 06.09.2022
