트랜지스터의 LC 대역 통과 필터. 서브우퍼용 액티브 로우 패스 필터(LPF)입니다. 필터 차단 주파수는 다음 식으로 결정됩니다.

능동 필터는 증폭기(일반적으로 연산 증폭기)와 수동 RC 필터를 사용하여 구현됩니다. 수동 필터에 비해 능동 필터의 장점 중 다음 사항이 강조되어야 합니다.

· 인덕터 부족;

· 더 나은 선택성;

· 유용한 신호의 감쇠 또는 증폭에 대한 보상;

· IC 형태의 구현에 대한 적합성.

능동 필터에도 단점이 있습니다.

¨ 전원의 에너지 소비;

¨ 제한된 동적 범위;

¨ 추가적인 비선형 신호 왜곡.

또한 가장 널리 사용되는 연산 증폭기의 단위 이득 주파수가 낮기 때문에 수십 메가헤르츠 이상의 주파수에서 연산 증폭기와 함께 능동 필터를 사용하는 것이 어렵다는 점에 주목합니다. 연산 증폭기에서 능동 필터의 장점은 특히 다음과 같은 경우에 분명합니다. 저주파아, 헤르츠 단위까지요.

일반적인 경우 능동 필터의 연산 증폭기는 신호 스펙트럼의 서로 다른 주파수 통과에 대해 서로 다른 조건을 제공하여 수동 필터의 주파수 응답을 수정하고 주어진 주파수에서 손실을 보상하여 다음과 같이 된다고 가정할 수 있습니다. 주파수 응답의 기울기에 따라 출력 전압이 급격히 떨어집니다. 이러한 목적을 위해 연산 증폭기에는 다양한 주파수 선택 피드백 루프가 사용됩니다. 능동 필터는 저역 통과(LPF), 고역 통과(HPF) 및 대역 통과(PF) 등 모든 유형의 필터의 주파수 응답을 얻도록 보장합니다.

필터 합성의 첫 번째 단계는 실제 타당성 조건을 충족하는 동시에 필요한 주파수 응답 또는 위상 응답(둘 다는 아님)을 보장하는 전달 함수(연산자 또는 복소수 형식)를 지정하는 것입니다. 필터. 이 단계를 필터 특성 근사라고 합니다.

연산자 함수는 다항식의 비율입니다.

케이( 피)=A( 피)/비( 피),

0과 극에 의해 고유하게 결정됩니다. 가장 간단한 분자 다항식은 상수입니다. 함수의 극 수(연산 증폭기의 능동 필터에서 극 수는 일반적으로 주파수 응답을 형성하는 회로의 커패시터 수와 동일함)에 따라 필터의 차수가 결정됩니다. 필터의 차수는 주파수 응답의 감쇠율을 나타내며 첫 번째 차수는 20dB/dec, 두 번째 차수는 40dB/dec, 세 번째 차수는 60dB/dec 등입니다.

저역 통과 필터에 대한 근사 문제를 해결한 다음 주파수 반전 방법을 사용하여 결과 종속성을 다른 유형의 필터에 사용합니다. 대부분의 경우 정규화된 전송 계수를 사용하여 주파수 응답이 설정됩니다.

,

여기서 f(x)는 필터링 함수입니다. - 정규화된 주파수; - 필터 차단 주파수; e는 통과대역에서 허용되는 편차입니다.

어떤 함수를 f(x)로 취하느냐에 따라 버터워스(Butterworth), 체비쇼프(Chebyshev), 베셀(Bessel) 등의 필터(2차부터 시작)가 구분되며, 그림 7.15는 이들의 비교 특성을 보여준다.

버터워스 필터(버터워스 함수)는 통과대역에서 가장 평탄한 부분과 상대적으로 낮은 감쇠율을 갖는 주파수 응답을 설명합니다. 이러한 저역 통과 필터의 주파수 응답은 다음 형식으로 표시될 수 있습니다.

여기서 n은 필터 차수입니다.

체비쇼프 필터(체비쇼프 함수)는 통과대역이 특정 불균일하게 나타나는 주파수 응답을 설명하지만 감쇠율이 더 높지는 않습니다.

베셀 필터는 선형 위상 응답이 특징이며, 그 결과 주파수가 통과대역에 있는 신호가 왜곡 없이 필터를 통과합니다. 특히 베셀 필터는 구형파 진동을 처리할 때 방출을 생성하지 않습니다.

능동 필터의 주파수 응답에 대해 나열된 근사치 외에도 역 Chebyshev 필터, Zolotarev 필터 등과 같은 다른 필터도 알려져 있습니다. 능동 필터 회로는 주파수 응답 근사의 유형에 따라 변경되지 않지만 해당 요소 값 간의 관계는 변경됩니다.

가장 간단한(1차) HPF, LPF, PF 및 해당 LFC가 그림 7.16에 나와 있습니다.

이 필터에서는 주파수 응답을 결정하는 커패시터가 OOS 회로에 포함됩니다.

고역 통과 필터(그림 7.16a)의 경우 투과 계수는 다음과 같습니다.

,

점근선의 활용 빈도는 다음 조건으로부터 구됩니다.

.

저역 통과 필터(그림 7.16b)의 경우 다음과 같습니다.

,

.

PF(그림 7.16c)에는 고역 통과 필터와 저역 통과 필터의 요소가 포함되어 있습니다.

필터 차수를 늘려 LFC 롤오프의 기울기를 늘릴 수 있습니다. 능동 저역 통과 필터, 고역 통과 필터 및 2차 필터 필터는 그림 7.17에 나와 있습니다.

점근선의 기울기는 40dB/dec에 도달할 수 있으며, 그림 7.17a, b에서 볼 수 있듯이 저역 통과 필터에서 고역 통과 필터로의 전환은 저항기를 커패시터로 교체하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. PF(그림 7.17c)에는 고역 통과 필터와 저역 통과 필터 요소가 포함되어 있습니다. 전달 함수는 동일합니다.

¨ 저역 통과 필터의 경우:

;

¨ 고역 통과 필터의 경우:

.

PF의 경우 공진 주파수는 다음과 같습니다.

.

저역 통과 필터와 고역 통과 필터의 경우 차단 주파수는 각각 다음과 같습니다.

;

.

2차 PF는 브리지 회로를 사용하여 구현되는 경우가 많습니다. 가장 일반적인 것은 공진 주파수에서 신호를 "통과하지 않는" 이중 T자형 브리지(그림 7.18a)와 공진 주파수에서 최대 전송 계수를 갖는 Wien 브리지(그림 7.18b)입니다.

브리지 회로는 PIC 및 OOS 회로에 포함됩니다. 이중 T-브리지의 경우 공진 주파수에서 피드백 깊이가 최소이고 이 주파수에서 게인이 최대입니다. Wien 브리지를 사용하면 공진 주파수의 이득이 최대가 됩니다. POS의 최대 깊이. 동시에 안정성을 유지하려면 저항을 사용하여 도입된 OOS의 깊이가 POS의 깊이보다 커야 합니다. POS와 OOS의 깊이가 가까우면 이러한 필터는 Q>2000과 동일한 품질 계수를 가질 수 있습니다.

이중 T 브리지의 공진 주파수 및 , 그리고 빈 다리 그리고 , 는 같다 이며 안정성 조건에 따라 선택됩니다. , 왜냐하면 주파수에서 Wien 브리지의 전송 계수는 1/3입니다.

노치 필터를 얻으려면 그림 7.18c와 같이 이중 T자형 브리지를 연결하거나 OOS 회로에 Wien 브리지를 포함할 수 있습니다.

능동 조정 가능 필터를 구축하려면 일반적으로 저항이 이중 가변 저항 형태로 만들어진 Wien 브리지가 사용됩니다.

그림 7.19에 회로 버전이 표시된 능동 범용 필터(LPF, HPF 및 PF)를 구성하는 것이 가능합니다.

이는 연산 증폭기 가산기와 연산 증폭기 및 직렬로 연결된 두 개의 1차 저역 통과 필터로 구성됩니다. 만약에 , 결합 주파수 . LFC는 40dB/dec 정도의 점근선 기울기를 갖습니다. 범용 능동 필터는 매개변수의 안정성이 뛰어나고 품질 계수(최대 100)가 높습니다. 직렬 IC에 자주 사용됨 비슷한 원리필터 만들기.

자이레이터

자이레이터라고 하네요 전자 기기, 반응성 요소의 총 저항을 변환합니다. 일반적으로 이는 커패시턴스-인덕턴스 변환기입니다. 인덕턴스와 동일합니다. 때로는 자이레이터를 인덕턴스 합성기라고도 합니다. IC에서 자이레이터가 널리 사용되는 이유는 솔리드 스테이트 기술을 사용하여 인덕터를 제조하는 데 큰 어려움이 있기 때문입니다. 자이레이터를 사용하면 무게와 크기 특성이 좋고 상대적으로 큰 인덕턴스를 얻을 수 있습니다.

그림 7.20은 주파수 선택형 PIC(및 )로 처리되는 연산 증폭기 중계기인 자이레이터 옵션 중 하나의 전기 다이어그램을 보여줍니다.

신호 주파수가 증가함에 따라 커패시터의 커패시턴스가 감소하므로 지점의 전압은 ㅏ증가할 것입니다. 이와 함께 연산 증폭기 출력의 전압도 증가합니다. PIC 회로를 통해 출력에서 ​​증가된 전압이 비반전 입력에 공급되어 해당 지점의 전압이 더욱 증가하게 됩니다. ㅏ, 강도가 높을수록 빈도가 높아집니다. 따라서 해당 지점의 전압은 ㅏ인덕터 양단의 전압처럼 동작합니다. 합성 인덕턴스는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

.

자이레이터의 품질 계수는 다음과 같이 정의됩니다.

.

자이레이터를 만들 때 주요 문제 중 하나는 두 터미널이 공통 버스에 연결되지 않은 인덕턴스와 동등한 값을 얻기가 어렵다는 것입니다. 이러한 자이레이터는 최소 4개의 연산 증폭기에서 수행됩니다. 또 다른 문제는 자이레이터의 작동 주파수 범위가 상대적으로 좁다는 것입니다(널리 사용되는 연산 증폭기의 경우 최대 수 킬로헤르츠).

"—활성 저역 통과 필터를 의미합니다. 가장 낮은 주파수만 재생하는 추가 스피커로 스테레오 사운드 시스템을 확장할 때 특히 유용합니다. 이 프로젝트는 50~250Hz의 조정 가능한 차단 주파수를 갖춘 2차 능동 필터, 이득 제어(0.5~1.5) 기능이 있는 입력 증폭기 및 출력단으로 구성됩니다.

신호의 위상이 서로 180도 다르기 때문에 이 설계를 통해 브리지 증폭기에 직접 연결할 수 있습니다. 보드에 내장된 전원 공급 장치와 안정기 덕분에 전력 증폭기에서 대칭 전압(일반적으로 바이폴라 20~70V)을 필터에 공급할 수 있습니다. 저역 통과 필터는 산업 및 작업에 이상적입니다. 수제 증폭기그리고 프리앰프.

저역 통과 필터 회로도

서브우퍼의 필터 회로가 그림에 나와 있습니다. 두 가지를 기반으로 작동합니다. 연산 증폭기 U1-U2(NE5532). 첫 번째는 신호의 합산 및 필터링을 담당하고 두 번째는 캐싱을 보장합니다.

서브우퍼에 대한 저역 통과 필터의 개략도

스테레오 입력 신호는 커넥터 GP1에 공급된 다음 커패시터 C1(470nF) 및 C2(470nF), 저항 R3(100k) 및 R4(100k)를 통해 증폭기 U1A의 반전 입력으로 이동합니다. 이 요소는 클래식 회로에 따라 조립된 조정 가능한 이득을 갖춘 신호 추가기를 구현합니다. P1(50k)과 함께 저항 R6(27k)을 사용하면 0.5~1.5 범위에서 게인을 조정할 수 있으므로 서브우퍼의 게인을 전체적으로 선택할 수 있습니다.

저항 R9(100k)는 증폭기 U1A의 안정성을 향상시키고 입력 신호가 없는 경우에도 양호한 극성을 보장합니다.

증폭기 출력의 신호는 U1B에서 구축한 2차 활성 저역 통과 필터로 이동합니다. 이는 다양한 기울기와 진폭을 가진 필터를 얻을 수 있는 일반적인 Sallen-Key 아키텍처입니다. 이 특성의 모양은 커패시터 C8(22nF), C9(22nF), 저항기 R10(22k), R13(22k) 및 전위차계 P2(100k)의 직접적인 영향을 받습니다. 전위차계의 로그 스케일을 사용하면 손잡이를 회전하는 동안 차단 주파수를 선형적으로 변경할 수 있습니다. 전위차계 P2의 맨 왼쪽 위치를 사용하면 넓은 주파수 범위(최대 260Hz)가 달성되며, 오른쪽으로 돌리면 주파수 대역이 50Hz로 좁아집니다. 아래 그림은 전위차계 P2의 두 극단 및 중간 위치에 대해 전체 회로에서 측정된 진폭 응답을 보여줍니다. 각 경우에 전위차계 P1은 중간 위치로 설정되어 1(0dB)의 이득을 제공합니다.

필터 출력의 신호는 증폭기 U2를 사용하여 처리됩니다. 요소 C16(10pF) 및 R17(56k)은 U2A m/s의 안정적인 작동을 보장합니다. 저항 R15-R16(56k)은 U2B의 이득을 결정하고 C15(10pF)는 안정성을 높입니다. 회로의 두 출력 모두 R18-R19(100Ω), C17-C18(10uF/50V) 및 R20-R21(100k) 요소로 구성된 필터를 사용하며 이를 통해 신호가 GP3 출력 커넥터로 전송됩니다. 이 설계 덕분에 출력에서 ​​위상이 180도 이동된 두 개의 신호를 수신하므로 두 개의 증폭기와 브리지 증폭기를 직접 연결할 수 있습니다.

필터는 제너 다이오드 D1(BZX55-C16V), D2(BZX55-C16V)와 두 개의 트랜지스터 T1(BD140) 및 T2(BD139)를 기반으로 하는 간단한 바이폴라 전압 전원 공급 장치를 사용합니다. 저항 R2(4.7k) 및 R8(4.7k)은 제너 다이오드용 전류 제한기이며 최소 공급 전압에서 전류가 약 1mA이고 최대에서는 D1 및 D2.

R5(510Ω), C4(47uF/25V), R7(510Ω), C6(47uF/25V) 요소는 T1 및 T2를 기반으로 하는 간단한 전압 평활 필터입니다. 저항 R1(10Ω), R11(10Ω) 및 커패시터 C3(100uF/25V), C7(100uF/25V)도 공급 전압 필터입니다. 전원 커넥터 - GP2.

서브우퍼 필터 연결

볼륨 조절 후 서브우퍼 필터 모듈을 프리앰프 출력에 연결해야 전체 시스템의 볼륨 조절이 향상된다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 게인 전위차계를 사용하면 전체 신호 경로의 볼륨에 대한 서브우퍼 볼륨의 비율을 조정할 수 있습니다. 클래식 구성에서 작동하는 모든 파워 앰프는 모듈 출력에 연결되어야 합니다. 필요한 경우 출력 신호 중 서로 180도 위상이 다른 하나만 사용하십시오. 브리지 구성으로 앰프를 구축해야 하는 경우 두 출력 신호를 모두 사용할 수 있습니다.

살면서 '필터'라는 단어를 한 번 이상 들어보셨을 겁니다. 정수필터, 에어필터, 오일 필터, 결국 "시장을 필터링"합니다). 공기, 물, 오일 및 기타 유형의 필터가 이물질과 불순물을 제거합니다. 그러면 전기 필터는 무엇을 필터링합니까? 대답은 간단합니다. 빈도입니다.

전기 필터 란 무엇입니까?

전기 필터원하는 스펙트럼 구성요소(주파수)를 강조하거나 원하지 않는 구성요소를 억제하는 장치입니다. 에 포함되지 않은 다른 주파수의 경우 필터는 완전히 사라질 때까지 큰 감쇠를 생성합니다.

이상적인 필터의 특성은 엄격하게 정의된 주파수 대역을 잘라내고 다른 주파수가 완전히 감쇠될 때까지 "압착"해야 합니다. 아래는 특정 차단 주파수 값까지 주파수를 통과시키는 이상적인 필터의 예입니다.

실제로 이러한 필터는 구현이 불가능합니다. 필터를 설계할 때 이상적인 특성에 최대한 가깝게 만들려고 노력합니다. 이상적인 필터에 가까울수록 신호 필터링 기능이 더 잘 수행됩니다.

다음과 같은 수동 무선 요소에만 조립되는 필터를 수동 필터. 하나 이상의 활성 무선원소 유형을 포함하는 필터를 필터라고 합니다. 활성 필터.

이 기사에서는 수동 필터를 살펴보고 단일 무선 요소로 구성된 가장 간단한 필터부터 시작하겠습니다.

단일 요소 필터

이름에서 알 수 있듯이 단일 요소 필터는 하나의 라디오 요소로 구성됩니다. 이는 커패시터 또는 인덕터일 수 있습니다. 코일과 커패시터 자체는 필터가 아니며 본질적으로 무선 요소일 뿐입니다. 그러나 부하와 함께 이미 필터로 간주될 수 있습니다. 여기에서는 모든 것이 간단합니다. 커패시터와 코일의 리액턴스는 주파수에 따라 달라집니다. 기사에서 리액턴스에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다.

단일 요소 필터는 주로 오디오 기술에 사용됩니다. 필터링에는 절연해야 하는 주파수에 따라 코일이나 커패시터가 사용됩니다. 고주파수 스피커(트위터)의 경우 스피커와 직렬로 커패시터를 연결하여 거의 손실 없이 고주파 신호를 통과시키고 저주파를 약화시킵니다.


서브우퍼 스피커의 경우 저주파(LF)를 강조해야 하므로 인덕터를 서브우퍼와 직렬로 연결합니다.


물론 단일 무선원소의 등급은 계산될 수 있지만 주로 귀로 선택됩니다.

귀찮게 하고 싶지 않은 사람들을 위해 열심히 일하는 중국인은 트위터와 서브우퍼용 기성 필터를 만듭니다. 다음은 한 가지 예입니다.


보드에는 3개의 터미널 블록이 있습니다: 입력 터미널 블록(INPUT), 베이스용 출력 터미널 블록(BASS) 및 트위터용 터미널 블록(TREBLE).

L자형 필터

L자형 필터는 두 개의 무선 요소로 구성되며 그 중 하나 또는 두 개는 비선형 주파수 응답을 갖습니다.

RC 필터

저항과 커패시터로 구성된 우리가 가장 잘 알고 있는 필터부터 시작해 보겠습니다. 두 가지 수정 사항이 있습니다.



언뜻 보면 이것이 두 개의 동일한 필터라고 생각할 수도 있지만 그렇지 않습니다. 각 필터에 대한 주파수 응답을 구축하면 쉽게 확인할 수 있습니다.

Proteus가 이 문제에 대해 우리를 도울 것입니다. 따라서 이 회로의 주파수 응답은

다음과 같이 보일 것입니다 :


보시다시피, 이러한 필터의 주파수 응답은 저주파가 방해받지 않고 통과할 수 있게 하며, 주파수가 증가하면 고주파수를 감쇠시킵니다. 따라서 이러한 필터를 LPF(Low Pass Filter)라고 합니다.

하지만 이 체인의 경우

주파수 응답은 다음과 같습니다


여기서는 정반대입니다. 이러한 필터는 낮은 주파수를 감쇠시키고 높은 주파수를 통과시키므로 이러한 필터를 고역 통과 필터(HPF)라고 합니다.

주파수 응답 기울기

두 경우 모두 주파수 응답의 기울기는 게인 값 -3dB에 해당하는 지점, 즉 차단 주파수 이후 6dB/octave입니다. 6dB/옥타브 표기법은 무엇을 의미합니까? 차단 주파수 전후에 전송 계수가 측정되는 경우 주파수 응답의 기울기는 거의 직선 형태를 취합니다. 옥타브는 주파수의 2:1 비율입니다. 이 예에서 주파수 응답의 기울기는 6dB/옥타브입니다. 이는 주파수가 두 배가 되면 직접 주파수 응답이 6dB만큼 증가(또는 감소)한다는 것을 의미합니다.

이 예를 살펴 보겠습니다.

1KHz의 주파수를 사용해보자. 1KHz ~ 2KHz의 주파수에서 주파수 응답 감소는 6dB입니다. 2KHz에서 4KHz까지의 간격에서 주파수 응답은 다시 6dB만큼 떨어지고, 4KHz에서 8KHz까지의 간격에서는 다시 6dB만큼 떨어지며, 8KHz에서 16KHz까지의 주파수에서는 주파수 응답의 감쇠가 발생합니다. 다시 6dB가 됩니다. 따라서 주파수 응답 기울기는 6dB/옥타브입니다. dB/decade와 같은 것도 있습니다. 덜 자주 사용되며 10배의 빈도 차이를 나타냅니다. dB/10년을 찾는 방법은 기사에서 찾을 수 있습니다.

직접 주파수 응답의 기울기가 가파를수록 필터의 선택적 특성이 좋아집니다.


24dB/옥타브의 경사 특성을 갖는 필터는 이상에 더 가까워지기 때문에 6dB/옥타브의 경사 특성을 갖는 필터보다 확실히 더 좋습니다.

RL 필터

커패시터를 인덕터로 교체하면 어떨까요? 우리는 다시 두 가지 유형의 필터를 얻습니다.



이 필터의 경우

주파수 응답은 다음 형식을 취합니다.


우리는 동일한 저역 통과 필터를 가지고 있습니다

그리고 그런 체인의 경우


주파수 응답은 다음과 같은 형식을 취합니다.


동일한 하이패스 필터

RC 및 RL 필터가 호출됩니다. 1차 필터차단 주파수 이후 6dB/옥타브의 주파수 응답 기울기를 제공합니다.

LC 필터

저항을 커패시터로 교체하면 어떻게 될까요? 전체적으로 회로에는 두 개의 무선 요소가 있으며 그 리액턴스는 주파수에 따라 달라집니다. 여기에는 두 가지 옵션도 있습니다.



이 필터의 주파수 응답을 살펴보겠습니다.



아시다시피 저주파 영역의 주파수 응답은 가장 평탄하고 스파이크로 끝납니다. 그 사람은 어디서 왔나요? 패시브 무선 소자로 회로를 구성했을 뿐만 아니라 스파이크 영역의 전압 신호도 증폭합니다!? 그러나 기뻐하지 마십시오. 전력이 아닌 전압으로 증폭됩니다. 사실 우리는 당신이 기억하는 것처럼 공진 주파수에서 전압 공진을 가지고 있다는 것입니다. 전압 공진의 경우 코일 양단의 전압은 커패시터 양단의 전압과 같습니다.

그러나 그것이 전부는 아닙니다. 이 전압은 직렬 탱크에 적용되는 전압보다 Q배 더 큽니다. Q란 무엇인가요? 이것 . 피크의 높이는 실제 회로에서는 작은 값인 품질 요소에 따라 달라지므로 이 스파이크로 인해 혼동해서는 안 됩니다. 이 회로의 특징적인 기울기는 12dB/octave로 RC 및 RL 필터보다 2배 더 좋습니다. 그런데 최대 진폭이 0dB 값을 초과하더라도 통과 대역은 여전히 ​​-3dB 수준으로 결정됩니다. 이 역시 잊어서는 안 됩니다.

고역 통과 필터에도 동일하게 적용됩니다.



이미 말했듯이 LC 필터는 이미 호출되어 있습니다. 2차 필터그리고 12dB/옥타브의 주파수 응답 기울기를 제공합니다.

복잡한 필터

두 개의 1차 필터를 차례로 연결하면 어떻게 될까요? 이상하게도 이로 인해 2차 필터가 생성됩니다.


주파수 응답은 12dB/octave로 더 가파릅니다. 이는 2차 필터의 일반적인 현상입니다. 3차 필터의 기울기가 어떤 것인지 추측해 보세요 ;-)? 맞습니다. 6dB/옥타브를 추가하면 18dB/옥타브가 됩니다. 따라서 4차 필터의 경우 주파수 응답 기울기는 이미 24dB/옥타브 등이 됩니다. 즉, 연결하는 링크가 많을수록 주파수 응답의 기울기가 더 가파르고 필터 특성이 더 좋아집니다. 이것은 모두 사실이지만 각 후속 단계가 신호 약화에 기여한다는 사실을 잊어 버렸습니다.

위 다이어그램에서는 필터 없이 필터의 주파수 응답을 구축했습니다. 내부저항발전기도 있고 부하도 없습니다. 즉, 이 경우 필터 출력의 저항은 무한대입니다. 이는 각 후속 단계가 이전 단계보다 훨씬 더 높은 입력 임피던스를 갖도록 하는 것이 바람직하다는 것을 의미합니다. 현재 계단식 링크는 이미 망각에 빠졌으며 이제는 연산 증폭기에 내장된 능동 필터를 사용합니다.

Aliexpress의 필터 분석

이전 아이디어를 파악하기 위해 눈이 좁은 형제들의 간단한 예를 분석하겠습니다. Aliexpress에서는 다양한 서브우퍼 필터를 판매합니다. 그 중 하나를 고려해 봅시다.


보시다시피 필터 특성이 기록되어 있습니다. 이 유형필터는 300와트 서브우퍼용으로 설계되었으며 특성 경사는 12dB/옥타브입니다. 코일 저항이 4옴인 서브우퍼를 필터 출력에 연결하면 차단 주파수는 150Hz가 됩니다. 서브우퍼 코일의 저항이 8Ω이면 차단 주파수는 300Hz입니다.

전체 찻주전자의 경우 판매자는 제품 설명에 다이어그램도 제공했습니다. 그녀는 다음과 같습니다



대부분의 경우 코일 저항 값을 스피커에서 직접 확인할 수 있습니다. DC: 2Ω, 4Ω, 8Ω. 덜 자주 16Ω. 숫자 뒤의 Ω 기호는 옴을 나타냅니다. 또한 스피커의 코일은 유도성이라는 점을 기억하십시오.

인덕터는 다양한 주파수에서 어떻게 동작합니까?


보시다시피 직류에서 스피커 코일은 구리선으로 감겨 있기 때문에 능동 저항을 갖습니다. 낮은 주파수에서는 다음 공식으로 계산됩니다.

어디

X L - 코일 저항, 옴

P는 일정하며 대략 3.14와 같습니다.

F - 주파수, Hz

L - 인덕턴스, H

서브우퍼는 저주파용으로 특별히 설계되었기 때문에 이는 동일한 코일의 리액턴스가 코일 자체의 활성 저항과 직렬로 추가된다는 의미입니다. 그러나 우리 실험에서는 가상 스피커의 인덕턴스를 모르기 때문에 이것을 고려하지 않을 것입니다. 따라서 우리는 상당한 오류가 있는 모든 실험 계산을 수행합니다.

중국인에 따르면 스피커 필터에 4Ω이 로드되면 대역폭은 최대 150Hz에 도달합니다. 이것이 사실인지 확인해 봅시다:


주파수 응답


보시다시피 -3dB의 차단 주파수는 거의 150Hz였습니다.

우리는 8옴 스피커로 필터를 로드합니다.


차단 주파수는 213Hz였습니다.


제품 설명에는 8옴 서브의 차단 주파수가 300Hz라고 명시되어 있습니다. 첫째, 모든 데이터는 대략적인 것이고, 둘째, 프로그램의 시뮬레이션은 현실과 거리가 멀기 때문에 중국인을 신뢰할 수 있다고 생각합니다. 그러나 그것은 경험의 본질이 아니었습니다. 주파수 응답에서 볼 수 있듯이 더 높은 값의 저항으로 필터를 로드하면 차단 주파수가 위쪽으로 이동합니다. 필터를 설계할 때도 이 점을 고려해야 합니다.

대역통과 필터

지난 기사에서 우리는 대역통과 필터의 한 예를 살펴보았습니다.


이것이 이 필터의 주파수 응답의 모습입니다.


이러한 필터의 특징은 두 개의 차단 주파수가 있다는 것입니다. 또한 -3dB 레벨 또는 전송 계수의 최대값으로부터 0.707 레벨, 보다 정확하게는 K u max /√2로 결정됩니다.


대역통과 공진 필터

좁은 주파수 대역을 선택해야 하는 경우 이를 위해 LC 공진 필터가 사용됩니다. 그들은 종종 선택적이라고도 불립니다. 그 대표자 중 한 명을 살펴보겠습니다.


저항 R과 결합하여 LC 회로가 형성됩니다. 한 쌍의 코일과 커패시터는 공진 주파수에서 개방 회로로 널리 알려진 매우 높은 임피던스를 갖는 전압을 생성합니다. 결과적으로, 그러한 필터의 출력에 어떤 부하도 연결하지 않는다면 공진 회로의 출력에는 입력 전압 값이 있게 됩니다.

이 필터의 주파수 응답은 다음과 같습니다.


Y축을 따라 전송 계수 값을 취하면 주파수 응답 그래프는 다음과 같습니다.


0.707 수준에서 직선을 구성하고 이러한 필터의 대역폭을 추정합니다. 보시다시피 매우 좁습니다. 품질 계수 Q를 사용하면 회로의 특성을 평가할 수 있습니다. 품질 계수가 높을수록 특성이 더 선명해집니다.

그래프에서 품질 요소를 결정하는 방법은 무엇입니까? 이렇게 하려면 다음 공식을 사용하여 공진 주파수를 찾아야 합니다.

어디

f 0은 회로의 공진 주파수, Hz입니다.

L - 코일 인덕턴스, H

C - 커패시터의 커패시턴스, F

L=1mH 및 C=1uF로 대체하여 회로의 공진 주파수 5033Hz를 얻습니다.

이제 필터의 대역폭을 결정해야 합니다. 이는 수직 스케일이 이면 -3dB 레벨에서, 스케일이 선형이면 0.707 레벨에서 평소와 같이 수행됩니다.

주파수 응답의 최고치를 높이고 두 개의 차단 주파수를 찾아보겠습니다.


f1 = 4839Hz


f 2 = 5233Hz

따라서 대역폭 Δf=f 2 – f 1 = 5233-4839=394Hz

이제 남은 것은 품질 요소를 찾는 것입니다.

Q=5033/394=12.77

노치 필터

LC 회로의 또 다른 유형은 직렬 LC 회로입니다.


주파수 응답은 다음과 같습니다.


물론 이 단점은 인덕터를 뮤메탈 스크린에 배치하면 제거할 수 있지만 이렇게 하면 가격이 더 높아질 뿐입니다. 설계자는 가능할 때마다 인덕터를 피하려고 노력합니다. 그러나 발전 덕분에 현재 연산 증폭기에 내장된 능동 필터에는 코일이 사용되지 않습니다.

결론

필터는 무선 전자 장치에서 다양한 용도로 사용됩니다. 예를 들어 통신 분야에서는 가청 주파수 범위(20Hz~20KHz)에서 대역통과 필터가 사용됩니다. 데이터 수집 시스템은 저역 통과 필터(LPF)를 사용합니다. 음악 장비에서 필터는 소음을 억제하고 해당 스피커에 대한 특정 주파수 그룹을 선택하며 사운드를 변경할 수도 있습니다. 전원 공급 시스템에서는 50/60Hz 주전원 주파수에 가까운 주파수를 억제하기 위해 필터가 자주 사용됩니다. 업계에서는 필터를 코사인 파이(cosine phi) 보상에 사용하고 고조파 필터로도 사용합니다.

요약

전기 필터는 특정 주파수 범위를 강조하고 불필요한 주파수를 약화시키는 데 사용됩니다.

저항기, 인덕터 및 커패시터와 같은 수동 무선 요소 위에 구축된 필터를 수동 필터라고 합니다. 트랜지스터나 연산 증폭기와 같은 능동 무선 소자를 포함하는 필터를 능동 필터라고 합니다.

주파수 응답 특성의 감소가 가파를수록 필터의 선택 특성이 좋아집니다.

JEER의 참여로

전기 신호로 작업할 때 하나의 주파수 또는 주파수 대역을 분리해야 하는 경우가 종종 있습니다(예: 잡음과 유용한 신호를 분리하기 위해). 이러한 분리에는 전기 필터가 사용됩니다. 능동 필터는 수동 필터와 달리 연산 증폭기(또는 트랜지스터, 진공관과 같은 기타 능동 소자)를 포함하며 여러 가지 장점이 있습니다. 통과대역과 감쇠를 더 잘 분리하고 불균일성을 조정하는 것이 상대적으로 쉽습니다. 주파수 응답전송 및 감쇠 영역에서. 또한 능동 필터 회로는 일반적으로 인덕터를 사용하지 않습니다. 능동 필터 회로에서 주파수 특성은 주파수 종속 피드백에 의해 결정됩니다.

저역 통과 필터

저역 통과 필터 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 12.

쌀. 12. 활성 저역 통과 필터.

이러한 필터의 투과 계수는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

, (5)

그리고
. (6)

~에 에게 0 >>1

투과계수
(5)에서는 세 가지 요소를 모두 포함하는 2차 수동 필터와 동일한 것으로 나타났습니다( 아르 자형, 엘, 씨) (그림 13), 이에 대한 내용은 다음과 같습니다.

쌀. 14. 다양한 활성 저역 통과 필터의 주파수 응답 및 위상 응답큐 .

만약에 아르 자형 1 = 아르 자형 3 = 아르 자형 그리고 씨 2 = 씨 4 = 씨(그림 12), 전송 계수는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

다양한 품질 요소에 대한 능동 저역 통과 필터의 진폭 및 위상 주파수 특성 큐그림에 표시됩니다. 14 (전기 회로의 매개 변수는 다음과 같이 선택됩니다. ω 0 = 200rad/s). 그림은 증가함에 따라 큐

1차 능동 저역 통과 필터는 그림 1의 회로로 구현됩니다. 15.

쌀. 15. 1차 능동형 저역 통과 필터.

필터 투과 계수는 다음과 같습니다.

.

이 필터의 수동 아날로그는 그림 1에 나와 있습니다. 16.

이러한 전송 계수를 비교하면 동일한 시간 상수에 대해 다음을 알 수 있습니다. τ’ 2 그리고 τ 1차 능동 필터의 이득 계수는 다음과 같습니다. 에게 0 수동적인 것보다 몇 배나 더 많습니다.

쌀. 17.시뮬링크-활성 저역 통과 필터 모델.

예를 들어 다음과 같이 고려 중인 능동 필터의 주파수 응답과 위상 응답을 연구할 수 있습니다. 시뮬링크, 전달 함수 블록을 사용합니다. 매개변수의 경우 전기 다이어그램 에게 아르 자형 = 1, ω 0 = 200rad/s 및 큐 = 10 시뮬링크- 전달 함수 블록이 있는 모델은 그림 3과 같습니다. 17. 주파수 응답과 위상 응답은 다음을 사용하여 얻을 수 있습니다. LTI- 뷰어. 하지만 이 경우 명령을 사용하는 것이 더 쉽습니다. MATLAB 주파수. 다음은 주파수 응답 및 위상 응답 그래프를 얻기 위한 목록입니다.

w0=2e2; %자연 주파수

Q=10; % 품질 계수

w=0:1:400; %주파수 범위

비=; 전달 함수 분자의 %벡터:

a=; 전달 함수 분모의 %벡터:

주파수(b,a,w); 주파수 응답 및 위상 응답의 %계산 및 구성

능동형 저역 통과 필터의 진폭-주파수 특성(예: τ = 1초 및 에게 0 = 1000)은 그림 18에 나와 있습니다. 그림은 증가함에 따라 큐진폭-주파수 특성의 공진 특성이 나타납니다.

저역 통과 필터 모델을 만들어 보겠습니다. 심파워시스템즈, 우리가 만든 연산 증폭기 블록을 사용하여( 운영상의증폭기), 그림 19와 같이 연산 증폭기 블록은 비선형이므로 설정에서 시뮬레이션/ 구성매개변수시뮬링크계산 속도를 높이려면 방법을 사용해야 합니다. ode23tb또는 ode15s. 또한 시간 단계를 현명하게 선택하는 것도 필요합니다.

쌀. 18. 능동형 저역 통과 필터의 주파수 응답 및 위상 응답(예:τ = 1c).

허락하다 아르 자형 1 = 아르 자형 3 = 아르 자형 6 = 100옴, 아르 자형 5 = 190옴, 씨 2 = 씨 4 = 5*10 -5 F. 소스 주파수가 시스템의 고유 주파수와 일치하는 경우 ω 0 , 필터 출력의 신호는 최대 진폭에 도달합니다(그림 20 참조). 신호는 소스 주파수에 따른 정상 상태 강제 진동을 나타냅니다. 그래프는 특정 순간에 회로를 켜서 발생하는 과도 과정을 명확하게 보여줍니다. 티= 0. 또한 그래프는 극단 근처의 정현파 형태로부터 신호의 편차를 보여줍니다. 그림에서. 21. 이전 그래프의 일부를 확대하여 보여줍니다. 이러한 편차는 연산 증폭기 포화(연산 증폭기 출력에서 ​​허용되는 최대 전압 값 ± 15V)로 설명할 수 있습니다. 소스 신호의 진폭이 증가함에 따라 출력에서 ​​신호 왜곡 영역도 증가한다는 것은 명백합니다.

쌀. 19. 능동 저역 통과 필터 모델심파워시스템즈.

쌀. 20. 활성 저역 통과 필터의 출력 신호.

쌀. 21. 활성 저역 통과 필터의 출력 신호 조각.

이 기사에서는 고역 통과 필터와 저역 통과 필터, 특성 및 종류에 대해 설명합니다.

하이패스 및 로우패스 필터- 이것 전기 회로, 비선형 주파수 응답을 갖는 요소로 구성됩니다. 서로 다른 주파수에서 서로 다른 저항을 갖습니다.

주파수 필터는 고역통과(high-pass) 필터와 저역통과(low-pass) 필터로 나눌 수 있습니다. 왜 사람들은 "높은" 주파수 대신 "높은" 주파수를 말하는가? 오디오 공학에서는 저주파가 2kHz에서 끝나고 고주파가 시작되기 때문입니다. 그리고 무선 공학에서 2킬로헤르츠는 "저주파"를 의미하는 소리 주파수라는 또 다른 범주입니다! 오디오 엔지니어링에는 중간 주파수라는 또 다른 개념이 있습니다. 따라서 중간 통과 필터는 일반적으로 두 개의 저역 통과 필터와 고역 통과 필터의 조합이거나 다른 종류의 대역 통과 필터입니다.

다시 반복해 보겠습니다.

저역 통과 필터와 고역 통과 필터, 필터뿐만 아니라 무선 회로의 모든 요소를 ​​특성화하기 위해 다음과 같은 개념이 있습니다. 진폭-주파수 응답, 또는 주파수 응답

주파수 필터는 표시기로 특징 지어집니다.

컷오프 주파수– 필터 출력 신호의 진폭이 입력 신호에서 0.7 값으로 감소하는 주파수입니다.

필터 주파수 응답 기울기입력 신호의 주파수가 변할 때 필터 출력 신호의 진폭이 얼마나 급격하게 감소하는지를 나타내는 필터 특성입니다. 이상적으로는 주파수 응답의 최대(수직) 감소를 위해 노력해야 합니다.

주파수 필터는 리액턴스가 있는 요소(커패시터 및 인덕터)로 만들어집니다. 커패시터 필터에 사용되는 리액턴스( XC ) 및 인덕터( 특대 )는 아래 공식으로 빈도와 관련됩니다.

특수 장비(발생기, 스펙트럼 분석기 및 기타 장치)를 사용하여 실험을 수행하기 전에 필터를 계산하는 것이 집에서 더 쉽습니다. 마이크로소프트 프로그램엑셀, 간단한 자동계산표 만들기(엑셀에서 수식을 다룰 수 있어야 함) 나는 이 방법을 사용하여 회로를 계산합니다. 먼저 표를 만들고, 데이터를 삽입하고, 계산을 하고, 이를 주파수 응답 그래프 형태로 종이에 옮기고, 매개변수를 변경하고, 다시 주파수 응답 지점을 그립니다. 이 방법에서는 "측정 장비 실험실"을 배치할 필요가 없으며 주파수 응답의 계산 및 그리기가 신속하게 수행됩니다.

그러면 규칙이 실행될 때 필터 계산이 정확해진다는 점을 추가해야 합니다.

필터 정확도를 보장하려면 필터 요소의 저항 값이 필터 출력에 연결된 부하의 저항보다 약 2배 정도 작아야 합니다(100배). 이 차이가 줄어들수록 필터의 품질이 저하됩니다. 이는 부하 저항이 주파수 필터의 품질에 영향을 미치기 때문입니다. 높은 정확도가 필요하지 않은 경우 이 차이를 최대 10배까지 줄일 수 있습니다.

주파수 필터는 다음과 같습니다.

1. 단일 요소(커패시터 - 고역 통과 필터 또는 인덕터 - 저역 통과 필터)

2. L자형 - by 모습다른 방향을 향한 문자 G와 유사합니다.

3. T 자형 - 외관상 문자 T와 유사합니다.

4. U 자형 - 외관상 문자 P와 유사합니다.

5. 다중 링크 - 동일한 L자형 필터가 직렬로 연결됩니다.

단일 요소 고역 및 저역 통과 필터

일반적으로 단일 요소 고역 및 저역 통과 필터는 스피커 시스템 강력한 앰프오디오 주파수를 높여 오디오 스피커 자체의 사운드를 향상시킵니다.

이들은 다이나믹 헤드와 직렬로 연결됩니다. 첫째, 스피커가 재생하지 못하는 주파수의 추가 스피커를 추가하지 않고도 강력한 전기 신호로부터 다이나믹 헤드를 보호하고 낮은 부하 저항으로부터 앰프를 보호합니다. 둘째, 귀에 더욱 즐거운 재생을 제공합니다.

단일 요소 필터를 계산하려면 동적 헤드 코일의 리액턴스를 알아야 합니다. 계산은 L자형 필터에도 적용되는 전압 분배기 공식을 사용하여 이루어집니다. 대부분의 경우 단일 요소 필터는 "귀로" 선택됩니다. 트위터의 고주파를 강조하기 위해 콘덴서를 직렬로 설치하고, 저주파 스피커(또는 서브우퍼)의 저주파를 강조하기 위해 초크(인덕터)를 직렬로 연결합니다. 예를 들어, 20~50와트 정도의 전력을 사용하는 경우 트위터에는 5~20μF 커패시터를 사용하는 것이 가장 좋으며, 저주파 스피커용 초크로는 에나멜 구리로 감긴 코일을 사용하는 것이 가장 좋습니다. VHS 비디오 카세트의 릴에 있는 직경 0.3~1.0mm의 와이어, 200~1000회 감음. 선택은 개인의 문제이므로 넓은 한계가 표시됩니다.

L자형 필터

L자형 고역 통과 또는 저역 통과 필터- 비선형 주파수 응답을 갖는 두 요소로 구성된 전압 분배기. L자형 필터의 경우 회로와 전압 분배기에 대한 모든 공식이 적용됩니다.

커패시터와 저항기의 L자형 주파수 필터

R 1 와 함께 XC .

이러한 필터의 작동 원리: 고주파에서 낮은 리액턴스를 갖는 커패시터는 방해받지 않고 전류를 전달하고 저주파에서는 리액턴스가 최대이므로 전류가 통과하지 않습니다.

"전압 분배기" 기사에서 우리는 저항 값이 다음 공식으로 설명될 수 있다는 것을 알고 있습니다.

또는

XC 그리고 컷오프 주파수.

R 2 저항 저항에 R 1 (XC )는 다음에 해당합니다. R2 / R1 = 0.7 / 0.3 = 2.33 . 이는 다음을 의미합니다. C = 1.16 / R2πf , 어디 에프 – 필터 주파수 응답의 차단 주파수.

R 2 커패시터에 대한 전압 분배기 와 함께 , 자체 리액턴스를 가짐 XC .

이러한 필터의 작동 원리: 고주파에서 낮은 리액턴스를 갖는 커패시터는 고주파 전류를 하우징으로 분류하고 저주파에서는 리액턴스가 최대이므로 전류가 통과하지 않습니다.

"전압 분배기" 기사에서 동일한 공식을 사용합니다.

또는

입력 전압을 1(단위)로 취하고, 출력 전압 0.7(컷에 해당하는 값)의 경우 커패시터의 리액턴스를 알면 다음과 같습니다.

전압 값을 대체하면 XC 그리고 컷오프 주파수.

R 2 (XC ) 저항의 저항에 R 1 다음에 해당합니다: R2 / R1 = 0.7 / 0.3 = 2.33 . 이는 다음을 의미합니다. C = 1 / (4.66 x R 1πf) , 어디 에프 – 필터 주파수 응답의 차단 주파수.

인덕터와 저항기의 L자형 주파수 필터

저항을 교체하여 고역 통과 필터를 얻습니다. R 2 엘 특대 .

이러한 필터의 작동 원리: 저주파에서 낮은 리액턴스를 갖는 인덕턴스는 하우징으로 분류되고 고주파에서는 리액턴스가 최대이므로 전류가 통과하지 않습니다.

전압 값을 대체하면 특대 그리고 컷오프 주파수.

고역 통과 필터와 마찬가지로 계산을 반대로 수행할 수 있습니다. 주파수 응답의 차단 주파수에서 필터의 출력 전압 진폭(전압 분배기)이 입력 전압의 0.7과 같아야 한다는 점을 고려하면 저항 저항의 비율은 다음과 같습니다. R 2 (특대 ) 저항의 저항에 R 1 다음에 해당합니다: R2 / R1 = 0.7 / 0.3 = 2.33 . 이는 다음을 의미합니다. L = 1.16 R 1 / (πf) .

저항을 교체하여 저역 통과 필터를 얻습니다. R 1 인덕터에 대한 전압 분배기 엘 , 이는 자체 리액턴스를 가지고 있습니다. 특대 .

이러한 필터의 작동 원리는 저주파에서 낮은 리액턴스를 갖는 인덕터가 전류를 방해받지 않고 통과시키고 고주파에서 리액턴스가 최대이므로 전류가 통과하지 않는다는 것입니다.

"전압 분배기" 기사와 동일한 공식을 사용하고 입력 전압을 1(단위)로, 출력 전압을 0.7(컷오프에 해당하는 값)로 취하여 인덕터의 리액턴스를 알면 다음과 같습니다.

전압 값을 대체하면 특대 그리고 컷오프 주파수.

계산을 역순으로 수행할 수 있습니다. 주파수 응답의 차단 주파수에서 필터의 출력 전압 진폭(전압 분배기)이 입력 전압의 0.7과 같아야 한다는 점을 고려하면 저항 저항의 비율은 다음과 같습니다. R 2 저항 저항에 R 1 (특대 )는 다음에 해당합니다. R2 / R1 = 0.7 / 0.3 = 2.33 . 이는 다음을 의미합니다. L = R2 / (4.66πf)

커패시터와 인덕터의 L자형 주파수 필터

고역 통과 필터는 저항뿐만 아니라 일반 전압 분배기에서 얻습니다. R 1 커패시터에 와 함께 , 저항기뿐만 아니라 R 2 스로틀에 엘 . 이러한 필터는 위에서 언급한 필터보다 주파수 응답에서 더 큰 주파수 감소(가파르게 감소)를 갖습니다. R.C.또는 R.L.쇠사슬.

이전과 마찬가지로 동일한 계산 방법을 사용합니다. 콘덴서 와 함께 , 자체 리액턴스가 있습니다 XC , 그리고 스로틀 엘 - 리액턴스 특대 :

필터의 전압, 입력 또는 출력 저항 등 다양한 수량의 값을 대체하여 다음을 찾을 수 있습니다. 와 함께 그리고 엘 , 주파수 응답 차단 주파수. 역순으로 계산을 수행할 수도 있습니다. 인덕턴스와 커패시턴스라는 두 가지 변수가 있기 때문에 필터의 입력 또는 출력 저항 값은 주파수 응답의 차단 주파수에서 전압 분배기로 설정되는 경우가 가장 많으며 이 값을 기준으로 나머지 매개변수를 찾습니다. .

저항을 교체하여 저역 통과 필터를 얻습니다. R 1 인덕터에 대한 전압 분배기 엘 , 그리고 저항 R 2 커패시터에 와 함께 .

앞에서 설명한 것처럼 전압 분배기 공식과 필터 요소의 리액턴스를 통해 동일한 계산 방법이 사용됩니다. 이 경우 저항의 값을 동일시합니다. R 1 리액턴스를 조절하기 위해 특대 , ㅏ R 2 커패시터 리액턴스에 XC .

T자형 하이패스 및 로우패스 필터

T자형 하이패스 필터와 로우패스 필터는 동일한 L자형 필터에 요소가 하나 더 추가된 것입니다. 따라서 비선형 주파수 응답을 갖는 두 요소로 구성된 전압 분배기와 동일한 방식으로 계산됩니다. 그리고 계산된 값에 세 번째 원소의 리액턴스 값을 더한다. T자형 필터를 계산하는 또 다른 덜 정확한 방법은 L자형 필터를 계산하는 것으로 시작합니다. 그런 다음 L자형 필터의 계산된 "첫 번째" 요소의 값이 절반씩 증가하거나 감소합니다. 즉 두 요소 사이에 "분산"됩니다. T자형 필터의 요소입니다. 커패시터인 경우 T-필터의 커패시터 커패시턴스 값은 두 배가 되고, 저항기 또는 인덕터인 경우 코일의 저항 또는 인덕턴스 값은 절반으로 줄어듭니다. 필터의 변형이 그림에 표시되어 있습니다. T자형 필터의 특징은 L자형 필터에 비해 출력 저항이 필터 뒤의 무선 회로에 대한 션트 효과가 낮다는 것입니다.

U자형 하이패스 및 로우패스 필터

U자형 필터는 동일한 L자형 필터이며, 필터 앞에 다른 요소가 추가됩니다. T자형 필터에 대해 작성된 모든 내용은 U자형 필터에도 해당됩니다. 유일한 차이점은 L자형 필터에 비해 필터 앞의 무선 회로에 대한 션트 효과가 약간 증가한다는 것입니다.

T자형 필터의 경우와 마찬가지로 U자형 필터를 계산하려면 첫 번째 필터 요소의 추가 션트 저항을 추가하여 전압 분배기 공식을 사용합니다. U자형 필터를 계산하는 또 다른 덜 정확한 방법은 L자형 필터를 계산하는 것으로 시작합니다. 그런 다음 L자형 필터의 "마지막" 계산된 요소의 값이 절반씩 증가하거나 감소합니다. 즉 두 요소 사이에 "분산"됩니다. U자형 필터의 요소입니다. T형 필터와 달리, 커패시터인 경우 P필터의 커패시터의 커패시턴스 값은 절반이 되고, 저항기나 인덕터인 경우에는 저항 또는 인덕턴스의 값이 반으로 줄어든다. 코일이 두 배로 늘어납니다.

인덕터(초크)를 제조하려면 특정 노력이 필요하고 때로는 배치를 위한 추가 공간이 필요하기 때문에 인덕터를 사용하지 않고 커패시터와 저항기로 필터를 제조하는 것이 더 유리합니다. 이는 특히 그렇습니다. 오디오 주파수. 따라서 고역 통과 필터는 일반적으로 T자형으로 만들어지고, 저역 통과 필터는 U자형으로 만들어집니다. 일반적으로 L자형(두 개의 커패시터로 구성)으로 만들어지는 중간 통과 필터도 있습니다.

대역통과 공진 필터

대역 통과 공진 주파수 필터는 특정 주파수 대역을 분리하거나 거부(차단)하도록 설계되었습니다. 공진 주파수 필터는 특정 주파수에 맞춰 조정된 1개, 2개 또는 3개의 진동 회로로 구성될 수 있습니다. 공진형 필터는 다른(비공진형) 필터에 비해 주파수 응답이 가장 가파르게 상승(또는 하강)합니다. 대역 통과 공진 주파수 필터는 단일 요소(1개 회로), L자형(2개 회로), T 및 U자형(3개 회로), 다중 요소(4개 이상의 회로)일 수 있습니다.

그림은 특정 주파수를 분리하도록 설계된 T자형 대역통과 공진 필터의 다이어그램을 보여줍니다. 이는 3개의 진동 회로로 구성됩니다. C 1 리터 1 그리고 C 3 패 3 - 직렬 발진 회로는 공진 주파수에서 흐르는 전류에 대한 저항이 낮고, 다른 주파수에서는 반대로 저항이 높습니다. 병렬 회로 C 2 L 2 반대로, 공진 주파수에서는 저항이 높고, 다른 주파수에서는 저항이 낮습니다. 이러한 필터의 대역폭을 확장하기 위해 회로의 품질 계수를 줄이고 인덕터의 설계를 변경하고 회로 "오른쪽, 왼쪽"을 회로에 평행한 중앙 공진 주파수와 약간 다른 주파수로 디튜닝합니다. C 2 L 2 저항을 연결하십시오.

다음 그림은 특정 주파수를 억제하도록 설계된 T자형 노치 공진 필터의 다이어그램을 보여줍니다. 이전 필터와 마찬가지로 3개의 발진 회로로 구성되지만 이러한 필터의 주파수 선택 원리는 다릅니다. C 1 리터 1 그리고 C 3 패 3 – 공진 주파수에서 병렬 발진 회로는 흐르는 전류에 대해 큰 저항을 가지며 다른 주파수에서는 작습니다. 병렬 회로 C 2 L 2 반대로 공진 주파수에서는 저항이 낮지만 다른 주파수에서는 저항이 높습니다. 따라서 이전 필터가 공진 주파수를 선택하고 나머지 주파수를 억제하면 이 필터는 공진 주파수를 제외한 모든 주파수를 자유롭게 통과시킵니다.

대역통과 공진 필터를 계산하는 절차는 동일한 전압 분배기를 기반으로 하며, 여기서 특성 저항을 가진 LC 회로는 단일 요소로 작동합니다. 발진 회로 계산 방법, 공진 주파수, 품질 계수 및 특성(파동) 임피던스가 결정되는 방법은 기사에서 확인할 수 있습니다.