Zaloguj się
Wszystkie
30 września 2024
125
Podstawowa zasada działania filtra dolnoprzepustowego
Tłumienie szumu. Zarówno w elektronice analogowej, jak i cyfrowej, szum jest jednym z głównych sygnałów zakłócających, z którymi ma do czynienia inżynier elektronik. Na poniższym rysunku przedstawiono na przykład, co się dzieje, gdy napięcie analogowe konwertuje się do postaci cyfrowej, przechowuje je w pamięci, a następnie konwertuje z powrotem na napięcie analogowe. Przetwornik cyfrowo-analogowy, który odtwarza to napięcie analogowe, z definicji zapewnia „przybliżenie krokowe” oryginalnego napięcia analogowego. Te niewielkie skoki sygnału objawiają się w postaci irytującego „szumu cyfrowego”, zwanego również „szumem kwantyzacji”. Szum ten można usunąć z odzyskanego sygnału analogowego za pomocą filtra dolnoprzepustowego.
Podczas odtwarzania starych płyt winylowych można również dobrze się bawić z filtrem dolnoprzepustowym, który w mniejszym lub większym stopniu eliminuje szumy obecne często w starych nagraniach.
Jak działa filtr dolnoprzepustowy. Wszystkie analogowe filtry dolnoprzepustowe działają na tej samej zasadzie. Filtry te składają się z kombinacji rezystorów i kondensatorów (filtry mogą też zawierać elementy indukcyjne, cewki lub dławiki – przyp. tłum.). Kondensatory mają impedancję (rezystancję napięcia przemiennego), która zależy od częstotliwości sygnału. Dla częstotliwości 0 Hz, tj. dla napięcia stałego, kondensatory mają nieskończenie wysoką impedancję. Dla nieskończenie wysokiej częstotliwości komponenty te mają impedancję 0 Ω. Dzięki tej właściwości można nadać filtrowi pożądane właściwości zależne od częstotliwości.
Filtr pierwszego rzędu bez wzmocnienia. Podstawowy schemat dolnoprzepustowego filtra pierwszego rzędu bez wzmocnienia przedstawiono na poniższym rysunku. Obwód składa się z pasywnej sieci RC R1-C1, zakończonej wzmacniaczem operacyjnym włączonym jako wtórnik napięciowy. Wzmocnienie napięciowe w paśmie przepustowym filtra wynosi 1.
Następnie filtr będzie tłumił o 6 dB/oktawę. Krzywa charakterystyki amplitudowej wygląda zatem tak, jak pokazano na rysunku po prawej stronie. Przy częstotliwości odcięcia f0 Hz tłumienie wynosi 3 dB.
Działanie. Działanie obwodu jest łatwe do wyjaśnienia. Przy niskich częstotliwościach kondensator ma bardzo wysoką impedancję i można go pominąć. Obwód działa wtedy jako wzmacniacz buforowy. Wraz ze wzrostem częstotliwości w grę wchodzi impedancja kondensatora. Powstaje dzielnik napięcia, utworzony przez stałą impedancję rezystora i zmienną impedancję kondensatora. Wraz ze wzrostem częstotliwości coraz większa część napięcia wejściowego będzie odkładać się na rezystorze, a coraz mniejsza na kondensatorze. Obwód będzie zatem selektywnie tłumił częstotliwość.
Oczywiście taki filtr nie ma dobrych parametrów i nie będzie zbyt często używany w praktyce.
Autor się myli gdyż proste, pasywne filtry RC i LC spotyka się bardzo często w najróżniejszych obwodach. Czasami powstają zupełnie przypadkowo, na przykład z pojemności pasożytniczych tranzystora i rezystancji wypadkowej rezystorów wokół niego, co w efekcie ogranicza od góry pasmo przenoszenia obwodu. Przyp. tłum.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
