Aktivni filtri se izvajajo z uporabo ojačevalnikov (običajno operacijskih ojačevalnikov) in pasivnih RC filtrov. Med prednostmi aktivnih filtrov v primerjavi s pasivnimi je treba izpostaviti naslednje:

· pomanjkanje induktorjev;

· boljša selektivnost;

· kompenzacija za slabljenje uporabnih signalov ali celo njihovo ojačanje;

· primernost za izvedbo v obliki IK.

Aktivni filtri imajo tudi slabosti:

¨ poraba energije iz vira energije;

¨ omejeno dinamično območje;

¨ dodatna nelinearna popačenja signala.

Ugotavljamo tudi, da je uporaba aktivnih filtrov z operacijskimi ojačevalniki pri frekvencah nad desetinami megahercev težavna zaradi nizke frekvence enotnega ojačanja najbolj razširjenih operacijskih ojačevalnikov. Prednost aktivnih filtrov na operacijskih ojačevalnikih je najbolj očitna nizke frekvence ah, do delcev hercev.

V splošnem primeru lahko domnevamo, da op-amp v aktivnem filtru popravlja frekvenčni odziv pasivnega filtra z zagotavljanjem različnih pogojev za prehod različnih frekvenc spektra signala, kompenzira izgube pri danih frekvencah, kar vodi do strmi padci izhodne napetosti na pobočjih frekvenčnega odziva. Za te namene se v operacijskih ojačevalnikih uporabljajo različne frekvenčno selektivne povratne zanke. Aktivni filtri zagotavljajo frekvenčni odziv vseh vrst filtrov: nizkoprepustni (LPF), visokoprepustni (HPF) in pasovni (PF).

Prva stopnja sinteze katerega koli filtra je določitev prenosne funkcije (v operatorski ali kompleksni obliki), ki izpolnjuje pogoje praktične izvedljivosti in hkrati zagotavlja zahtevani frekvenčni ali fazni odziv (vendar ne obojega) filter. Ta stopnja se imenuje aproksimacija karakteristike filtra.

Operatorska funkcija je razmerje polinomov:

K( str)=A( str)/B( str),

in je enolično določen z ničlami ​​in poli. Najenostavnejši polinom števca je konstanta. Število polov funkcije (in v aktivnih filtrih na operacijskem ojačevalniku je število polov običajno enako številu kondenzatorjev v vezjih, ki tvorijo frekvenčni odziv) določa vrstni red filtra. Vrstni red filtra označuje stopnjo upadanja njegovega frekvenčnega odziva, ki je za prvi red 20 dB/dec, za drugi - 40 dB/dec, za tretji - 60 dB/dec itd.

Problem aproksimacije je rešen za nizkopasovni filter, nato pa se z metodo frekvenčne inverzije dobljena odvisnost uporabi za druge vrste filtrov. V večini primerov je frekvenčni odziv nastavljen ob normaliziranem prenosnem koeficientu:

,

kjer je f(x) funkcija filtriranja; - normalizirana frekvenca; - mejna frekvenca filtra; e je dovoljeno odstopanje v prepustnem pasu.

Glede na to, katero funkcijo vzamemo kot f(x), ločimo filtre (začenši od drugega reda) Butterwortha, Chebysheva, Bessela itd.. Slika 7.15 prikazuje njihove primerjalne značilnosti.

Butterworthov filter (Butterworthova funkcija) opisuje frekvenčni odziv z najbolj ravnim delom v pasovnem pasu in relativno nizko stopnjo upadanja. Frekvenčni odziv takšnega nizkopasovnega filtra je mogoče predstaviti v naslednji obliki:

kjer je n vrstni red filtrov.

Chebyshev filter (Chebyshev funkcija) opisuje frekvenčni odziv z določeno neenakomernostjo v pasovnem pasu, vendar ne z višjo stopnjo upadanja.

Za Besselov filter je značilen linearni fazni odziv, zaradi česar signali, katerih frekvence ležijo v prepustnem pasu, prehajajo skozi filter brez popačenja. Zlasti Besselovi filtri ne proizvajajo emisij pri obdelavi pravokotnih nihanj.

Poleg naštetih približkov frekvenčnega odziva aktivnih filtrov so znani še drugi, na primer inverzni Chebyshev filter, Zolotarev filter itd. Upoštevajte, da se vezja aktivnega filtra ne spreminjajo glede na vrsto aproksimacije frekvenčnega odziva, spreminjajo pa se razmerja med vrednostmi njihovih elementov.

Najenostavnejši (prvega reda) HPF, LPF, PF in njihov LFC so prikazani na sliki 7.16.

V teh filtrih je kondenzator, ki določa frekvenčni odziv, vključen v vezje OOS.

Za visokofrekvenčni filter (slika 7.16a) je prenosni koeficient enak:

,

Pogostost konjugacije asimptot se ugotovi iz pogoja, od kje

.

Za nizkopasovni filter (slika 7.16b) imamo:

,

.

PF (slika 7.16c) vsebuje elemente visokoprepustnega filtra in nizkopasovnega filtra.

S povečanjem vrstnega reda filtrov lahko povečate strmino zvijanja LFC. Aktivni nizkopasovni filtri, visokoprepustni filtri in filtri drugega reda so prikazani na sliki 7.17.

Naklon njihovih asimptot lahko doseže 40 dB/dec, prehod iz nizkopasovnega filtra v visokofrekvenčni filter, kot je razvidno iz slik 7.17a, b, se izvede z zamenjavo uporov s kondenzatorji in obratno. PF (slika 7.17c) vsebuje elemente visokoprepustnega filtra in nizkopasovnega filtra. Prenosni funkciji sta enaki:

¨ za nizkopasovni filter:

;

¨ za visokofrekvenčni filter:

.

Za PF je resonančna frekvenca enaka:

.

Za nizkopasovni in visokoprepustni filter sta mejni frekvenci enaki:

;

.

Precej pogosto se PF drugega reda izvajajo z uporabo mostnih vezij. Najpogostejši so dvojni mostički v obliki črke T, ki »ne prepuščajo« signala na resonančni frekvenci (slika 7.18a) in Wienovi mostički, ki imajo največji prenosni koeficient na resonančni frekvenci (slika 7.18b).

Mostna vezja so vključena v vezja PIC in OOS. V primeru dvojnega T-mosta je globina povratne zveze minimalna pri resonančni frekvenci, ojačanje pri tej frekvenci pa največje. Pri uporabi Wienovega mostu je ojačanje na resonančni frekvenci največje, ker največja globina POS. Hkrati je za ohranitev stabilnosti globina OOS uvedena z uporabo uporov in mora biti večja od globine POS. Če sta globini POS in OOS blizu, ima lahko tak filter enakovreden faktor kakovosti Q»2000.

Resonančna frekvenca dvojnega T-mosta pri in , in dunajski most in , je enako , in je izbran na podlagi pogoja stabilnosti , Ker Prenosni koeficient dunajskega mostu pri frekvenci je 1/3.

Za pridobitev zareznega filtra lahko povežemo dvojni most v obliki črke T, kot je prikazano na sliki 7.18c, ali pa v vezje OOS vključimo Wienov most.

Za izgradnjo aktivnega nastavljivega filtra se običajno uporablja Wienov most, katerega upori so izdelani v obliki dvojnega spremenljivega upora.

Možno je izdelati aktivni univerzalni filter (LPF, HPF in PF), katerega različica vezja je prikazana na sliki 7.19.

Sestavljen je iz seštevalnika operacijskega ojačevalnika in dveh nizkopasovnih filtrov prvega reda na operacijskem ojačevalniku in , ki sta povezana zaporedno. če , nato frekvenca sklopitve . LFC ima naklon asimptot reda 40 dB/dec. Univerzalni aktivni filter ima dobro stabilnost parametrov in visok faktor kakovosti (do 100). Pogosto se uporablja v serijskih IC-jih podoben princip gradbeni filtri.

Žiratorji

Imenuje se gyrator elektronska naprava, ki pretvori skupni upor reaktivnih elementov. Običajno je to pretvornik kapacitivnosti v induktivnost, tj. enakovredna induktivnosti. Včasih se giratorji imenujejo induktivni sintetizatorji. Razširjeno uporabo giratorjev v IC je razloženo z velikimi težavami pri izdelavi induktorjev z uporabo polprevodniške tehnologije. Uporaba giratorjev omogoča pridobitev relativno velike induktivnosti z dobrimi lastnostmi teže in velikosti.

Slika 7.20 prikazuje električni diagram ene od možnosti za gyrator, ki je op-amp repetitor, ki ga pokriva frekvenčno selektivni PIC ( in ).

Ker se kapacitivnost kondenzatorja zmanjšuje z naraščajočo frekvenco signala, napetost na točki A se bo povečalo. Skupaj z njim se bo napetost na izhodu op-amp povečala. Povečana napetost iz izhoda skozi vezje PIC se dovaja na neinvertirajoči vhod, kar vodi do nadaljnjega povečanja napetosti na točki A, in bolj kot je intenzivno, večja je frekvenca. Tako je napetost na točki A se obnaša kot napetost na induktorju. Sintetizirana induktivnost je določena s formulo:

.

Faktor kakovosti gyratorja je opredeljen kot:

.

Ena od glavnih težav pri ustvarjanju giratorjev je težava pri pridobivanju ekvivalenta induktivnosti, pri kateri oba priključka nista povezana s skupnim vodilom. Tak girator se izvede na vsaj štirih operacijskih ojačevalnikih. Druga težava je razmeroma ozek razpon delovnih frekvenc giratorja (do nekaj kilohercev pri široko uporabljenih operacijskih ojačevalnikih).

«—kar pomeni aktivni nizkopasovni filter. Še posebej uporaben je pri razširitvi stereo ozvočenja z dodatnim zvočnikom, ki reproducira le najnižje frekvence. Ta projekt je sestavljen iz aktivnega filtra drugega reda z nastavljivo mejno frekvenco 50–250 Hz, vhodnega ojačevalnika z nadzorom ojačanja (0,5–1,5) in izhodnih stopenj.

Zasnova omogoča neposredno povezavo z mostnim ojačevalnikom, saj so signali med seboj zamaknjeni za 180 stopinj. Zahvaljujoč vgrajenemu napajalniku in stabilizatorju na plošči je možno napajati filter s simetrično napetostjo iz močnostnega ojačevalnika - običajno bipolarnega 20 - 70 V. Nizkoprepustni filter je idealen za delo z industrijskimi in domači ojačevalci in predojačevalniki.

Shema vezja nizkopasovnega filtra

Filtrirno vezje za nizkotonec je prikazano na sliki. Deluje na podlagi dveh operacijski ojačevalniki U1-U2 (NE5532). Prvi od njih je odgovoren za seštevanje in filtriranje signala, medtem ko drugi zagotavlja njegovo predpomnjenje.

Shematski diagram nizkopasovnega filtra za nizkotonec

Stereo vhodni signal se dovaja na konektor GP1, nato pa preko kondenzatorjev C1 (470nF) in C2 (470nF), uporov R3 (100k) in R4 (100k) gre na invertni vhod ojačevalnika U1A. Ta element izvaja seštevalnik signalov z nastavljivim ojačanjem, sestavljen po klasičnem vezju. Upor R6 (27 k) skupaj s P1 (50 k) vam omogoča nastavitev ojačenja v območju od 0,5 do 1,5, kar vam bo omogočilo izbiro ojačenja nizkotonca kot celote.

Upor R9 (100k) izboljša stabilnost ojačevalnika U1A in poskrbi za njegovo dobro polarizacijo v primeru izostanka vhodnega signala.

Signal iz izhoda ojačevalnika gre v aktivni nizkopasovni filter drugega reda, ki ga je zgradil U1B. To je tipična Sallen-Key arhitektura, ki vam omogoča, da dobite filtre z različnimi nakloni in amplitudami. Na obliko te karakteristike neposredno vplivajo kondenzatorji C8 (22nF), C9 (22nF) ter upori R10 (22k), R13 (22k) in potenciometer P2 (100k). Logaritemska lestvica potenciometra vam omogoča, da med vrtenjem gumba dosežete linearno spremembo mejne frekvence. Široko frekvenčno območje (do 260 Hz) dosežemo s skrajno levim položajem potenciometra P2, obračanje v desno povzroči zoženje frekvenčnega pasu na 50 Hz. Spodnja slika prikazuje izmerjeni amplitudni odziv celotnega vezja za oba skrajna in srednja položaja potenciometra P2. V vsakem primeru je bil potenciometer P1 nastavljen na srednji položaj, kar je zagotovilo ojačanje 1 (0 dB).

Signal iz izhoda filtra se obdela z ojačevalnikom U2. Elementa C16 (10pF) in R17 (56k) zagotavljata stabilno delovanje U2A m/s. Upori R15-R16 (56k) določajo ojačanje U2B, C15 (10pF) pa povečuje njegovo stabilnost. Oba izhoda vezja uporabljata filtre, sestavljene iz elementov R18-R19 (100 Ohm), C17-C18 (10uF/50V) in R20-R21 (100k), preko katerih se pošiljajo signali na izhodni konektor GP3. Zahvaljujoč tej zasnovi dobimo na izhodu dva fazno zamaknjena signala za 180 stopinj, kar omogoča neposredno povezavo dveh ojačevalnikov in mostičnega ojačevalnika.

Filter uporablja preprosto bipolarno napetostno napajanje na osnovi zener diod D1 (BZX55-C16V), D2 (BZX55-C16V) in dveh tranzistorjev T1 (BD140) in T2 (BD139). Upori R2 (4,7 k) in R8 (4,7 k) so omejevalniki toka za zener diode in so bili izbrani tako, da je pri minimalni napajalni napetosti tok približno 1 mA, pri maksimalni pa je varen za D1 in D2.

Elementi R5 (510 Ohm), C4 (47uF/25V), R7 (510 Ohm), C6 (47uF/25V) so preprosti filtri za glajenje napetosti, ki temeljijo na T1 in T2. Upori R1 (10 Ohm), R11 (10 Ohm) in kondenzatorji C3 (100uF/25V), C7 (100uF/25V) so tudi filter napajalne napetosti. Napajalni konektor - GP2.

Priključitev filtra nizkotonskega zvočnika

Omeniti velja, da je treba modul filtra globokotonskega zvočnika priključiti na izhod predojačevalnika po nadzoru glasnosti, kar bo izboljšalo nadzor glasnosti celotnega sistema. S potenciometrom za ojačenje lahko prilagodite razmerje med glasnostjo globokotonca in glasnostjo celotne poti signala. Vsak ojačevalnik moči, ki deluje v klasični konfiguraciji, mora biti priključen na izhod modula. Če je potrebno, uporabite le enega od izhodnih signalov, ki sta med seboj za 180 stopinj v fazi. Oba izhodna signala je mogoče uporabiti, če morate sestaviti ojačevalnik v konfiguraciji mostu.

V svojem življenju ste besedo "filter" slišali več kot enkrat. Vodni filter, zračni filter, oljni filter, navsezadnje »filtrirajte trg«). Zračni, vodni, oljni in drugi filtri odstranjujejo tuje delce in nečistoče. Kaj pa filtrira električni filter? Odgovor je preprost: pogostost.

Kaj je električni filter

Električni filter je naprava za poudarjanje želenih komponent spektra (frekvenc) in/ali zatiranje neželenih. Za druge frekvence, ki niso vključene v , filter ustvari veliko dušenje, vse do njihovega popolnega izginotja.

Lastnosti idealnega filtra morajo izrezati strogo določen frekvenčni pas in "stiskati" druge frekvence, dokler niso popolnoma oslabljene. Spodaj je primer idealnega filtra, ki prepušča frekvence do določene vrednosti mejne frekvence.

V praksi je tak filter nemogoče izvesti. Pri načrtovanju filtrov se poskušajo čim bolj približati idealni karakteristiki. Bližje kot je idealnemu filtru, bolje bo opravljal svojo funkcijo filtriranja signala.

Filtri, ki so sestavljeni samo na pasivnih radijskih elementih, kot so, se imenujejo pasivni filtri. Imenujemo filtre, ki vsebujejo enega ali več aktivnih radioelementov tipa ali aktivni filtri.

V našem članku si bomo ogledali pasivne filtre in začeli z najpreprostejšimi filtri, sestavljenimi iz enega radijskega elementa.

Enoelementni filtri

Kot razumete iz imena, so enoelementni filtri sestavljeni iz enega radijskega elementa. To je lahko bodisi kondenzator ali induktor. Tuljava in kondenzator sama nista filtra - v bistvu sta le radijska elementa. Toda skupaj z in z obremenitvijo jih že lahko štejemo za filtre. Tukaj je vse preprosto. Reaktanca kondenzatorja in tuljave je odvisna od frekvence. Več o reaktanci si lahko preberete v članku.

Enoelementni filtri se uporabljajo predvsem v avdio tehniki. Za filtriranje se uporablja tuljava ali kondenzator, odvisno od tega, katere frekvence je treba izolirati. Pri visokofrekvenčnem zvočniku (visokotoncu) zaporedno z zvočnikom povežemo kondenzator, ki bo visokofrekvenčni signal prepustil skoraj brez izgub, nizke frekvence pa dušil.

Pri nizkotonskem zvočniku moramo poudariti nizke frekvence (LF), zato zaporedno z nizkotoncem povežemo induktor.

Ocene posameznih radioelementov je seveda mogoče izračunati, vendar so večinoma izbrane na posluh.

Za tiste, ki se ne želijo truditi, pridni Kitajci ustvarjajo že pripravljene filtre za visokotonske zvočnike in globokotonce. Tukaj je en primer:

Na plošči vidimo 3 priključne bloke: vhodni priključni blok (INPUT), izhodni priključni blok za bas (BASS) in priključni blok za visokotonec (TREBLE).

Filtri v obliki črke L

Filtri v obliki črke L so sestavljeni iz dveh radijskih elementov, od katerih imata eden ali dva nelinearni frekvenčni odziv.

RC filtri

Mislim, da bomo začeli s filtrom, ki ga najbolje poznamo in je sestavljen iz upora in kondenzatorja. Ima dve modifikaciji:

Na prvi pogled se vam zdi, da gre za dva enaka filtra, vendar ni tako. To je enostavno preveriti, če sestavite frekvenčni odziv za vsak filter.

Pri tem nam bo pomagal Proteus. Torej, frekvenčni odziv za to vezje

bo videti takole:

Kot vidimo, frekvenčni odziv takega filtra omogoča nemoten prehod nizkih frekvenc, z naraščanjem frekvence pa duši visoke frekvence. Zato se tak filter imenuje nizkoprepustni filter (LPF).

Ampak za to verigo

Frekvenčni odziv bo videti takole

Tukaj je ravno obratno. Tak filter duši nizke frekvence in prepušča visoke, zato se tak filter imenuje visokofrekvenčni filter (HPF).

Naklon frekvenčnega odziva

Naklon frekvenčnega odziva je v obeh primerih 6 dB/oktavo po točki, ki ustreza vrednosti ojačanja -3 dB, to je mejni frekvenci. Kaj pomeni zapis 6 dB/oktavo? Pred ali za mejno frekvenco ima naklon frekvenčnega odziva obliko skoraj ravne črte, pod pogojem, da se koeficient prenosa meri v . Oktava je razmerje med frekvencami dva proti ena. V našem primeru je naklon frekvenčnega odziva 6 dB/oktavo, kar pomeni, da ko se frekvenca podvoji, se naš neposredni frekvenčni odziv poveča (ali pade) za 6 dB.

Poglejmo ta primer

Vzemimo frekvenco 1 KHz. Pri frekvencah od 1 KHz do 2 KHz bo padec frekvenčnega odziva 6 dB. V intervalu od 2 KHz do 4 KHz frekvenčni odziv spet pade za 6 dB, v intervalu od 4 KHz do 8 KHz spet pade za 6 dB, pri frekvenci od 8 KHz do 16 KHz bo slabljenje frekvenčnega odziva spet 6 dB in tako naprej. Zato je naklon frekvenčnega odziva 6 dB/oktavo. Obstaja tudi dB/desetletje. Uporablja se manj pogosto in označuje 10-kratno razliko med frekvencami. Kako najti dB/dekado najdete v članku.

Čim strmejši je naklon neposrednega frekvenčnega odziva, tem boljše so selektivne lastnosti filtra:

Filter z naklonom 24 dB/oktavo bo očitno boljši od tistega z naklonom 6 dB/oktavo, saj postane bližje idealu.

RL filtri

Zakaj ne zamenjate kondenzatorja z induktorjem? Spet dobimo dve vrsti filtrov:

Za ta filter

Frekvenčni odziv ima naslednjo obliko:

Imamo enak nizkopasovni filter

in za tako verigo

Frekvenčni odziv bo imel to obliko

Isti visokofrekvenčni filter

RC in RL filtri se imenujejo filtri prvega reda in zagotavljajo naklon frekvenčnega odziva 6 dB/oktavo po mejni frekvenci.

LC filtri

Kaj pa, če upor zamenjate s kondenzatorjem? Skupaj imamo v vezju dva radijska elementa, katerih reaktanca je odvisna od frekvence. Tu sta tudi dve možnosti:

Poglejmo frekvenčni odziv tega filtra

Kot ste morda opazili, je njegov frekvenčni odziv v nizkofrekvenčnem območju najbolj raven in se konča s konico. Od kod je sploh prišel? Ne samo, da je vezje sestavljeno iz pasivnih radijskih elementov, ampak tudi ojača napetostni signal v območju konice!? Ampak ne veselite se. Ojačuje se z napetostjo, ne z močjo. Dejstvo je, da imamo , ki ima, kot se spomnite, napetostno resonanco na resonančni frekvenci. Pri napetostni resonanci je napetost na tuljavi enaka napetosti na kondenzatorju.

A to še ni vse. Ta napetost je Q-krat večja od napetosti, uporabljene v serijskem rezervoarju. Kaj je Q? ta . Ta konica naj vas ne zmede, saj je višina konice odvisna od faktorja kakovosti, ki je v realnih vezjih majhna vrednost. To vezje je opazno tudi po tem, da je njegov značilni naklon 12 dB/oktavo, kar je dvakrat bolje kot pri filtrih RC in RL. Mimogrede, tudi če največja amplituda presega vrednost 0 dB, še vedno določimo prepustni pas na ravni -3 dB. Tudi tega ne smemo pozabiti.

Enako velja za visokofrekvenčni filter.

Kot sem že rekel, se LC filtri že imenujejo filtri drugega reda in zagotavljajo naklon frekvenčnega odziva 12 dB/oktavo.

Kompleksni filtri

Kaj se zgodi, če enega za drugim povežete dva filtra prvega reda? Nenavadno bo to povzročilo filter drugega reda.

Njegov frekvenčni odziv bo strmejši, in sicer 12 dB/oktavo, kar je značilno za filtre drugega reda. Uganete, kakšen naklon bo imel filter tretjega reda ;-)? Tako je, dodajte 6 dB/oktavo in dobite 18 dB/oktavo. V skladu s tem bo za filter 4. reda naklon frekvenčnega odziva že 24 dB/oktavo itd. To pomeni, da več povezav povežemo, strmejši bo naklon frekvenčnega odziva in boljše bodo lastnosti filtra. Vse to je res, vendar ste pozabili, da vsaka naslednja stopnja prispeva k oslabitvi signala.

V zgornjih diagramih smo zgradili frekvenčni odziv filtra brez notranji upor generatorja in tudi brez obremenitve. To pomeni, da je v tem primeru upor na izhodu filtra neskončen. To pomeni, da je priporočljivo zagotoviti, da ima vsaka naslednja stopnja bistveno večjo vhodno impedanco kot prejšnja. Trenutno so kaskadne povezave že potonile v pozabo in zdaj uporabljajo aktivne filtre, ki so zgrajeni na op-amp.

Analiza filtra iz Aliexpressa

Da bi razumeli prejšnjo idejo, bomo analizirali preprost primer naših ozkookih bratov. Aliexpress prodaja različne filtre za globokotonce. Razmislimo o enem od njih.

Kot ste opazili, so na njem zapisane lastnosti filtra: ta tip Filter je zasnovan za nizkotonec z močjo 300 W, njegov značilni naklon je 12 dB/oktavo. Če na izhod filtra priključite globokotonec z uporom tuljave 4 ohmov, bo mejna frekvenca 150 Hz. Če je upor tuljave globokotonca 8 ohmov, bo mejna frekvenca 300 Hz.

Pri polnih čajnikih je prodajalec v opisu izdelka dal celo diagram. Izgleda takole:

Najpogosteje lahko neposredno na zvočnikih vidite vrednost upora tuljave pri DC: 2 Ω, 4 Ω, 8 Ω. Manj pogosto 16 Ω. Simbol Ω za številkami označuje ohme. Ne pozabite tudi, da je tuljava v zvočniku induktivna.

Kako se induktor obnaša pri različnih frekvencah?

Kot lahko vidite, ima tuljava zvočnika pri enosmernem toku aktivni upor, saj je navita iz bakrene žice. Pri nizkih frekvencah pride v poštev, ki se izračuna po formuli:

Kje

X L - upor tuljave, Ohm

P je konstanten in enak približno 3,14

F - frekvenca, Hz

L - induktivnost, H

Ker je nizkotonec zasnovan posebej za nizke frekvence, to pomeni, da se reaktanca iste tuljave zaporedno sešteje z aktivnim uporom same tuljave. Toda v našem poskusu tega ne bomo upoštevali, saj ne poznamo induktivnosti našega namišljenega zvočnika. Zato vse eksperimentalne izračune vzamemo z dostojno napako.

Po mnenju Kitajcev, ko je zvočniški filter obremenjen s 4 Ohmi, bo njegova pasovna širina dosegla do 150 Hertzov. Preverimo, če to drži:

Njegov frekvenčni odziv

Kot lahko vidite, je bila mejna frekvenca pri -3 dB skoraj 150 Hz.

Naš filter napolnimo z 8 ohmskim zvočnikom

Mejna frekvenca je bila 213 Hz.

V opisu izdelka je navedeno, da bi bila mejna frekvenca za 8-ohmski podvodnik 300 Hz. Mislim, da lahko zaupate Kitajcem, saj so, prvič, vsi podatki približni, in drugič, simulacija v programih je daleč od resničnosti. A to ni bilo bistvo izkušnje. Kot vidimo v frekvenčnem odzivu, se ob obremenitvi filtra z uporom višje vrednosti mejna frekvenca premakne navzgor. To je treba upoštevati tudi pri načrtovanju filtrov.

Pasovni filtri

V zadnjem članku smo si ogledali en primer pasovnega filtra

Tako je videti frekvenčni odziv tega filtra.

Posebnost takih filtrov je, da imajo dve mejni frekvenci. Določeni so tudi na nivoju -3 dB oziroma na nivoju 0,707 od maksimalne vrednosti prenosnega koeficienta oziroma natančneje K u max /√2.

Pasovni resonančni filtri

Če moramo izbrati ozek frekvenčni pas, se za to uporabijo LC resonančni filtri. Pogosto jih imenujemo tudi selektivni. Poglejmo enega od njihovih predstavnikov.

Nastane LC vezje v kombinaciji z uporom R. Tuljava in kondenzator v paru ustvarita napetost, ki bo imela pri resonančni frekvenci zelo visoko impedanco, popularno znano kot odprto vezje. Posledično bo na izhodu vezja pri resonanci vrednost vhodne napetosti, pod pogojem, da na izhod takšnega filtra ne priključimo nobenega bremena.

Frekvenčni odziv tega filtra bo videti nekako takole:

Če vzamemo vrednost prenosnega koeficienta vzdolž osi Y, bo graf frekvenčnega odziva videti takole:

Konstruirajte ravno črto na ravni 0,707 in ocenite pasovno širino takega filtra. Kot lahko vidite, bo zelo ozko. Faktor kakovosti Q vam omogoča, da ocenite značilnosti vezja. Višji kot je faktor kakovosti, ostrejša je karakteristika.

Kako iz grafa določiti faktor kakovosti? Če želite to narediti, morate najti resonančno frekvenco po formuli:

Kje

f 0 je resonančna frekvenca vezja, Hz

L - induktivnost tuljave, H

C - kapacitivnost kondenzatorja, F

Zamenjamo L=1mH in C=1uF in dobimo resonančno frekvenco 5033 Hz za naše vezje.

Zdaj moramo določiti pasovno širino našega filtra. To se naredi kot običajno pri ravni -3 dB, če je navpična lestvica , ali pri ravni 0,707, če je lestvica linearna.

Povečajmo vrh našega frekvenčnega odziva in poiščimo dve mejni frekvenci.

f 1 = 4839 Hz

f 2 = 5233 Hz

Zato je pasovna širina Δf=f 2 – f 1 = 5233-4839=394 Hz

No, vse kar ostane je najti faktor kakovosti:

Q=5033/394=12,77

Zarezni filtri

Druga vrsta LC vezja je serijsko LC vezje.

Njegov frekvenčni odziv bo videti nekako takole:

Seveda lahko to pomanjkljivost odpravimo tako, da induktor postavimo v zaslon iz mu-kovine, vendar ga bomo s tem samo podražili. Oblikovalci se poskušajo izogibati induktorjem, kadar koli je to mogoče. Toda zahvaljujoč napredku se tuljave trenutno ne uporabljajo v aktivnih filtrih, zgrajenih na operacijskih ojačevalnikih.

Zaključek

Filtri najdejo veliko aplikacij v radijski elektroniki. Na primer, na področju telekomunikacij se pasovni filtri uporabljajo v zvočnem frekvenčnem območju (20 Hz-20 KHz). Sistemi za zajemanje podatkov uporabljajo nizkopasovne filtre (LPF). V glasbeni opremi filtri dušijo hrup, izberejo določeno skupino frekvenc za ustrezne zvočnike in lahko tudi spremenijo zvok. V napajalnih sistemih se filtri pogosto uporabljajo za dušenje frekvenc blizu omrežne frekvence 50/60 Hz. V industriji se filtri uporabljajo za kompenzacijo kosinusa phi in se uporabljajo tudi kot harmonični filtri.

Povzetek

Električni filtri se uporabljajo za poudarjanje določenega frekvenčnega območja in dušenje nepotrebnih frekvenc.

Filtri, zgrajeni na pasivnih radijskih elementih, kot so upori, induktorji in kondenzatorji, se imenujejo pasivni filtri. Filtri, ki vsebujejo aktivni radijski element, kot je tranzistor ali operacijski ojačevalnik, se imenujejo aktivni filtri.

Čim strmejši je padec karakteristike frekvenčnega odziva, tem boljše so selektivne lastnosti filtra.

S sodelovanjem JEER

Pri delu z električnimi signali je pogosto treba od njih izolirati eno frekvenco ali frekvenčni pas (na primer ločiti šum in uporabne signale). Za takšno ločevanje se uporabljajo električni filtri. Aktivni filtri za razliko od pasivnih vključujejo operacijske ojačevalnike (ali druge aktivne elemente, na primer tranzistorje, vakuumske cevi) in imajo številne prednosti. Zagotavljajo boljše ločevanje prepustnih pasov in slabljenja, razmeroma enostavno pa je prilagoditi neenakomernost v njih frekvenčni odziv v območju prenosa in slabljenja. Poleg tega vezja aktivnega filtra običajno ne uporabljajo induktorjev. V aktivnih filtrirnih vezjih so frekvenčne značilnosti določene s frekvenčno odvisno povratno informacijo.

Nizkoprepustni filter

Vezje nizkopasovnega filtra je prikazano na sl. 12.

riž. 12. Aktivni nizkopasovni filter.

Transmisijski koeficient takega filtra lahko zapišemo kot

, (5)

in
. (6)

pri TO 0 >>1

Transmisijski koeficient
v (5) se izkaže za enako kot za pasivni filter drugega reda, ki vsebuje vse tri elemente ( R, L, C) (slika 13), za katero:

riž. 14. Frekvenčni in fazni odziv aktivnega nizkopasovnega filtra za razlQ .

če R 1 = R 3 = R in C 2 = C 4 = C(na sliki 12), potem lahko prenosni koeficient zapišemo kot

Amplitudna in faznofrekvenčna karakteristika aktivnega nizkopasovnega filtra za različne faktorje kakovosti Q prikazano na sl. 14 (parametri električnega tokokroga so izbrani tako, da ω 0 = 200 rad/s). Slika kaže, da z naraščanjem Q

Aktivni nizkopasovni filter prvega reda je izveden z vezjem Sl. 15.

riž. 15. Aktivni nizkopasovni filter prvega reda.

Prepustni koeficient filtra je

.

Pasivni analog tega filtra je prikazan na sl. 16.

Če primerjamo te prenosne koeficiente, vidimo, da za iste časovne konstante τ’ 2 in τ modul ojačanja aktivnega filtra prvega reda bo v TO 0 krat več kot pasivni.

riž. 17.Simulink- model z aktivnim nizkopasovnim filtrom.

Frekvenčni odziv in fazni odziv obravnavanega aktivnega filtra lahko preučite, na primer v Simulink, z uporabo bloka funkcije prenosa. Za parametre električni diagram TO R = 1, ω 0 = 200 rad/s in Q = 10 Simulink-model z blokom funkcije prenosa bo videti, kot je prikazano na sl. 17. Frekvenčni odziv in fazni odziv lahko dobite z uporabo LTI- gledalec. Toda v tem primeru je lažje uporabiti ukaz MATLAB frekvence. Spodaj je seznam za pridobivanje grafov frekvenčnega in faznega odziva.

w0=2e2; %naravna frekvenca

Q=10; % faktor kakovosti

š=0:1:400; %Frekvenčni razpon

b=; %vektor števca prenosne funkcije:

a=; %vektor imenovalca prenosne funkcije:

freqs(b,a,w); %izračun in konstrukcija frekvenčnega in faznega odziva

Amplitudno-frekvenčne značilnosti aktivnega nizkopasovnega filtra (za τ = 1s in TO 0 = 1000) so prikazani na sliki 18. Slika kaže, da z naraščanjem Q kaže se resonančna narava amplitudno-frekvenčne karakteristike.

Vstavimo model nizkopasovnega filtra SimPowerSystems, z uporabo bloka op-amp, ki smo ga ustvarili ( operativniojačevalnik), kot je prikazano na sliki 19. Blok operacijskega ojačevalnika je nelinearen, zato v nastavitvah Simulacija/ KonfiguracijaParametriSimulink za povečanje hitrosti izračuna morate uporabiti metode ode23tb oz ode15s. Pametno je treba izbrati tudi časovni korak.

riž. 18. Frekvenčni in fazni odziv aktivnega nizkopasovnega filtra (zaτ = 1c).

Pustiti R 1 = R 3 = R 6 = 100 ohmov, R 5 = 190 ohmov, C 2 = C 4 = 5*10 -5 F. Za primer, ko izvorna frekvenca sovpada z lastno frekvenco sistema ω 0 , signal na izhodu filtra doseže največjo amplitudo (prikazano na sliki 20). Signal predstavlja prisilna nihanja v ustaljenem stanju z izvorno frekvenco. Graf jasno prikazuje prehodni proces, ki ga povzroči vklop vezja v določenem trenutku t= 0. Graf prikazuje tudi odstopanja signala od sinusne oblike blizu ekstremov. Na sl. 21. Prikazan je povečan del prejšnjega grafa. Ta odstopanja je mogoče pojasniti z nasičenostjo op-amp (največje dovoljene vrednosti napetosti na izhodu op-amp ± 15 V). Očitno je, da se s povečanjem amplitude izvornega signala poveča tudi območje popačenja signala na izhodu.

riž. 19. Model aktivnega nizkopasovnega filtra vSimPowerSystems.

riž. 20. Signal na izhodu aktivnega nizkopasovnega filtra.

riž. 21. Fragment signala na izhodu aktivnega nizkopasovnega filtra.

V tem članku bomo govorili o visoko- in nizkopasovnih filtrih, o tem, kako so značilni in njihovih sortah.

Visoko in nizkoprepustni filtri- To električna vezja, sestavljen iz elementov, ki imajo nelinearni frekvenčni odziv - imajo različno odpornost pri različnih frekvencah.

Frekvenčne filtre lahko razdelimo na visokoprepustne (visokoprepustne) filtre in nizkoprepustne (nizkoprepustne) filtre. Zakaj ljudje pogosto rečejo "zgornje" namesto "visoke" frekvence? Ker se v avdiotehniki nizke frekvence končajo pri 2 kilohercih in se začnejo visoke frekvence. In v radijski tehniki je 2 kiloherca druga kategorija - zvočna frekvenca, kar pomeni "nizka frekvenca"! V avdiotehniki obstaja še en koncept - srednje frekvence. Srednjeprepustni filtri so torej običajno kombinacija dveh nizkopasovnih in visokoprepustnih filtrov ali druge vrste pasovnih filtrov.

Ponovimo še enkrat:

Za karakterizacijo nizko- in visokoprepustnih filtrov, in ne samo filtrov, ampak vseh elementov radijskih vezij, obstaja koncept - amplitudno-frekvenčni odziv, oz frekvenčni odziv

Za frekvenčne filtre so značilni indikatorji

Mejna frekvenca– to je frekvenca, pri kateri se amplituda izhodnega signala filtra zmanjša na vrednost 0,7 od vhodnega signala.

Naklon frekvenčnega odziva filtra je karakteristika filtra, ki kaže, kako močno se zmanjša amplituda izhodnega signala filtra, ko se spremeni frekvenca vhodnega signala. V idealnem primeru bi si morali prizadevati za največje (navpično) zmanjšanje frekvenčnega odziva.

Frekvenčni filtri so izdelani iz elementov z reaktanco - kondenzatorjev in induktorjev. Reaktanse, ki se uporabljajo v kondenzatorskih filtrih ( X C ) in induktorji ( X L ) so s frekvenco povezane s spodnjimi formulami:

Izračun filtrov pred izvajanjem poskusov s posebno opremo (generatorji, spektralni analizatorji in druge naprave) je lažje narediti doma v Microsoftov program Excel, izdelava enostavne avtomatske računske tabele (morate znati delati s formulami v Excelu). To metodo uporabljam za izračun vseh vezij. Najprej naredim tabelo, vstavim podatke, dobim izračun, ki ga prenesem na papir v obliki grafa frekvenčnega odziva, spremenim parametre in spet narišem točke frekvenčnega odziva. Pri tej metodi ni potrebe po postavitvi "laboratorija merilnih instrumentov", izračun in risanje frekvenčnega odziva se izvede hitro.

Treba je dodati, da bo izračun filtra potem pravilen, ko se pravilo izvede:

Za zagotovitev natančnosti filtra je potrebno, da je vrednost upora filtrskih elementov približno dva reda velikosti manjša (100-krat) od upora bremena, priključenega na izhod filtra. Ko se ta razlika zmanjša, se kakovost filtra poslabša. To je posledica dejstva, da odpornost na obremenitev vpliva na kakovost frekvenčnega filtra. Če ne potrebujete visoke natančnosti, lahko to razliko zmanjšate do 10-krat.

Frekvenčni filtri so:

1. Enoelementni (kondenzator - kot visokoprepustni filter ali induktor - kot nizkopasovni filter);

2. V obliki črke L - z videz spominjajo na črko G, obrnjeno v drugo smer;

3. T-oblike - po videzu spominjajo na črko T;

4. V obliki črke U - po videzu spominjajo na črko P;

5. Multi-link - enaki filtri v obliki črke L, povezani zaporedno.

Enoelementni visoko in nizkoprepustni filtri

Običajno se enoelementni visoko- in nizkopasovni filtri uporabljajo neposredno v zvočniški sistemi močni ojačevalci zvočno frekvenco, da izboljšate zvok samih zvočnikov.

Povezani so zaporedno z dinamičnimi glavami. Prvič, ščitijo dinamične glave pred močnim električnim signalom in ojačevalnik pred nizkim uporom obremenitve, ne da bi ga obremenili z dodatnimi zvočniki na frekvenci, ki je ti zvočniki ne reproducirajo. Drugič, naredijo predvajanje prijetnejše za uho.

Za izračun filtra z enim elementom morate poznati reaktanco tuljave z dinamično glavo. Izračun je narejen z uporabo formul za delilnik napetosti, kar velja tudi za filter v obliki črke L. Najpogosteje so enoelementni filtri izbrani "na uho". Za poudarjanje visokih frekvenc na visokotonskem zvočniku je zaporedno z njim nameščen kondenzator, za poudarjanje nizkih frekvenc na nizkofrekvenčnem zvočniku (ali globokotoncu) pa zaporedno z njim povezana dušilka (induktor). Na primer, z močjo reda 20 ... 50 vatov je optimalno uporabiti kondenzator 5 ... 20 µF za visokotonce, kot dušilko za nizkofrekvenčni zvočnik pa uporabite tuljavo, navito z emajliranim bakrom. žica s premerom 0,3...1,0 mm na kolutu iz videokasete VHS in vsebuje 200...1000 ovojev. Navedene so široke meje, saj je izbira stvar posameznika.

Filtri v obliki črke L

Visokopasovni ali nizkopasovni filter v obliki črke L— napetostni delilnik, sestavljen iz dveh elementov z nelinearnim frekvenčnim odzivom. Za filter v obliki črke L veljajo vezje in vse formule za delilnik napetosti.

Frekvenčni filtri v obliki črke L na kondenzatorju in uporu

R 1 Z X C .

Načelo delovanja takega filtra: kondenzator, ki ima nizko reaktanco pri visokih frekvencah, neovirano prepušča tok, pri nizkih frekvencah pa je njegova reaktanca največja, tako da tok ne teče skozi njega.

Iz članka "Delilnik napetosti" vemo, da je mogoče vrednosti uporov opisati s formulami:

oz

X C in mejno frekvenco.

R 2 na odpornost upora R 1 (X C ) odgovarja: R 2 / R 1 = 0,7 / 0,3 = 2,33 . To pomeni: C = 1,16 / R 2 πf , Kje f – mejna frekvenca frekvenčnega odziva filtra.

R 2 napetostni delilnik na kondenzator Z , ki ima lastno reaktanco X C .

Načelo delovanja takega filtra: kondenzator, ki ima nizko reaktanco pri visokih frekvencah, usmerja visokofrekvenčne tokove v ohišje, pri nizkih frekvencah pa je njegova reaktanca največja, tako da tok ne teče skozi njega.

Iz članka "Delilnik napetosti" uporabljamo iste formule:

oz

Vhodno napetost vzamemo kot 1 (enoto) in izhodna napetost za 0,7 (vrednost, ki ustreza rezu), če poznamo reaktanco kondenzatorja, ki je enaka:

Če nadomestimo vrednosti napetosti, ugotovimo X C in mejno frekvenco.

R 2 (X C ) na upornost upora R 1 odgovarja: R 2 / R 1 = 0,7 / 0,3 = 2,33 . To pomeni: C = 1 / (4,66 x R 1 πf) , Kje f – mejna frekvenca frekvenčnega odziva filtra.

Frekvenčni filtri v obliki črke L na induktorju in uporu

Visokofresovni filter dobimo z zamenjavo upora R 2 L X L .

Načelo delovanja takega filtra: induktivnost, ki ima nizko reaktanco pri nizkih frekvencah, jih preusmeri na ohišje, pri visokih frekvencah pa je njegova reaktanca največja, tako da tok ne teče skozi njo.

Če nadomestimo vrednosti napetosti, ugotovimo X L in mejno frekvenco.

Kot pri visokofrekvenčnem filtru se lahko izračuni izvedejo obratno. Upoštevajoč, da mora biti amplituda izhodne napetosti filtra (kot delilnika napetosti) na mejni frekvenci frekvenčnega odziva enaka 0,7 vhodne napetosti, sledi, da je razmerje upornosti upora R 2 (X L ) na upornost upora R 1 odgovarja: R 2 / R 1 = 0,7 / 0,3 = 2,33 . To pomeni: L = 1,16 R 1 / (πf) .

Nizkoprepustni filter dobimo z zamenjavo upora R 1 napetostni delilnik na induktor L , ki ima lastno reaktanco X L .

Načelo delovanja takega filtra: induktor, ki ima nizko reaktanco pri nizkih frekvencah, neovirano prepušča tok, pri visokih frekvencah pa je njegova reaktanca največja, tako da tok ne teče skozi njo.

Z uporabo istih formul iz članka »Delilnik napetosti« in upoštevanjem vhodne napetosti kot 1 (enota) in izhodne napetosti kot 0,7 (vrednost, ki ustreza mejni vrednosti), pri čemer poznamo reaktanco induktorja, ki je enaka:

Če nadomestimo vrednosti napetosti, ugotovimo X L in mejno frekvenco.

Izračune lahko naredite v obratnem vrstnem redu. Upoštevajoč, da mora biti amplituda izhodne napetosti filtra (kot delilnika napetosti) na mejni frekvenci frekvenčnega odziva enaka 0,7 vhodne napetosti, sledi, da je razmerje upornosti upora R 2 na odpornost upora R 1 (X L ) odgovarja: R 2 / R 1 = 0,7 / 0,3 = 2,33 . To pomeni: L = R 2 / (4,66 πf)

Frekvenčni filtri v obliki črke L na kondenzatorju in induktorju

Visokofreskovni filter dobimo iz navadnega delilnika napetosti z zamenjavo ne le upora R 1 do kondenzatorja Z , kot tudi upor R 2 na plin L . Tak filter ima izrazitejši frekvenčni rez (strmejši padec) frekvenčnega odziva kot zgoraj omenjeni filtri, ki temeljijo na R.C. oz R.L. verige.

Kot prej, uporabljamo iste metode izračuna. Kondenzator Z , ima svojo reaktanco X C , in plin L — reaktanca X L :

Z zamenjavo vrednosti različnih veličin - napetosti, vhodnih ali izhodnih uporov filtrov lahko najdemo Z in L , mejna frekvenca frekvenčnega odziva. Izračune lahko izvedete tudi v obratnem vrstnem redu. Ker obstajata dve spremenljivi količini - induktivnost in kapacitivnost, je vrednost vhodnega ali izhodnega upora filtra najpogosteje nastavljena kot delilnik napetosti na mejni frekvenci frekvenčnega odziva in na podlagi te vrednosti najdemo preostale parametre .

Nizkoprepustni filter dobimo z zamenjavo upora R 1 napetostni delilnik na induktor L , in upor R 2 do kondenzatorja Z .

Kot je opisano prej, se uporabljajo enake metode izračuna prek formul delilnika napetosti in reaktanca filtrskih elementov. V tem primeru izenačimo vrednost upora R 1 za dušilno reaktanco X L , A R 2 na reaktanco kondenzatorja X C .

Visoko- in nizkoprepustni filtri v obliki črke T

Visoko- in nizkoprepustni filtri v obliki črke T so enaki filtri v obliki črke L, ki jim je dodan še en element. Tako se izračunajo na enak način kot delilnik napetosti, sestavljen iz dveh elementov z nelinearnim frekvenčnim odzivom. Nato se izračunani vrednosti doda reaktanca tretjega elementa. Druga, manj natančna metoda izračuna filtra v obliki črke T se začne z izračunom filtra v obliki črke L, po katerem se vrednost "prvega" izračunanega elementa filtra v obliki črke L poveča ali zmanjša za polovico - "razporedi" med dva elementi filtra v obliki črke T. Če gre za kondenzator, potem se vrednost kapacitivnosti kondenzatorjev v T-filtru podvoji, če gre za upor ali induktor, pa se vrednost upora ali induktivnosti tuljav prepolovi. Transformacija filtrov je prikazana na slikah. Posebnost filtrov v obliki črke T je, da ima v primerjavi s filtri v obliki črke L njihov izhodni upor manjši ranžirni učinek na radijska vezja za filtrom.

Visoko- in nizkoprepustni filtri v obliki črke U

Filtri v obliki črke U so enaki filtri v obliki črke L, ki jim je pred filtrom dodan še en element. Vse, kar je bilo napisano za filtre v obliki črke T, velja za filtre v obliki črke U, razlika je le v tem, da v primerjavi z filtri v obliki črke L nekoliko povečajo ranžirni učinek na radijskih tokokrogih pred filtrom.

Tako kot pri filtrih v obliki črke T se za izračun filtrov v obliki črke U uporabljajo formule delilnika napetosti z dodatkom dodatne upornosti prvega filtrskega elementa. Druga, manj natančna metoda izračuna filtra v obliki črke U se začne z izračunom filtra v obliki črke L, po katerem se vrednost "zadnjega" izračunanega elementa filtra v obliki črke L poveča ali zmanjša za polovico - "razporedi" med dva elementi filtra v obliki črke U. V nasprotju s filtrom v obliki črke T, če je kondenzator, se vrednost kapacitivnosti kondenzatorjev v P-filtru prepolovi, če je upor ali induktor, pa se vrednost upora ali induktivnosti tuljave se podvojijo.

Ker izdelava induktorjev (dušilk) zahteva določene napore in včasih dodaten prostor za njihovo namestitev, je bolj donosno izdelovati filtre iz kondenzatorjev in uporov brez uporabe induktorjev. To še posebej velja za zvočne frekvence. Tako so visokoprepustni filtri običajno izdelani v obliki črke T, nizkopasovni filtri pa v obliki črke U. Obstajajo tudi srednjeprepustni filtri, ki so praviloma izdelani v obliki črke L (iz dveh kondenzatorjev).

Pasovni resonančni filtri

Pasovni resonančni frekvenčni filtri so zasnovani tako, da izolirajo ali zavrnejo (izrežejo) določen frekvenčni pas. Resonančni frekvenčni filtri so lahko sestavljeni iz enega, dveh ali treh nihajnih krogov, uglašenih na določeno frekvenco. Resonančni filtri imajo najstrmejši porast (ali padec) frekvenčnega odziva v primerjavi z drugimi (neresonančnimi) filtri. Pasovni resonančni frekvenčni filtri so lahko enoelementni - z enim vezjem, v obliki črke L - z dvema vezjema, v obliki črke T in U - s tremi vezji, večelementni - s štirimi ali več vezji.

Slika prikazuje diagram pasovnega resonančnega filtra v obliki črke T, ki je zasnovan za izolacijo določene frekvence. Sestavljen je iz treh oscilacijskih krogov. C 1 L 1 in C 3 L 3 – zaporedni nihajni tokokrogi imajo pri resonančni frekvenci majhen upor proti tekočemu toku, pri drugih frekvencah pa, nasprotno, visok upor. Vzporedno vezje C 2 L 2 nasprotno, ima visoko odpornost na resonančni frekvenci, medtem ko ima nizko odpornost na drugih frekvencah. Da bi razširili pasovno širino takšnega filtra, zmanjšajo faktor kakovosti tokokrogov, spremenijo zasnovo induktorjev, razglasijo tokokroge "desno, levo" na frekvenco, ki se nekoliko razlikuje od osrednje resonančne, vzporedno z vezjem C 2 L 2 priključite upor.

Naslednja slika prikazuje diagram resonančnega filtra z zarezo v obliki črke T, ki je zasnovan za zatiranje določene frekvence. Tako kot prejšnji filter je sestavljen iz treh oscilatornih krogov, vendar je načelo izbire frekvence za tak filter drugačno. C 1 L 1 in C 3 L 3 – vzporedna nihajna vezja imajo pri resonančni frekvenci velik upor proti tekočemu toku, pri drugih frekvencah pa majhen. Vzporedno vezje C 2 L 2 nasprotno, ima nizek upor pri resonančni frekvenci, vendar ima visok upor pri drugih frekvencah. Torej, če prejšnji filter izbere resonančno frekvenco in zaduši preostale frekvence, potem ta filter prosto prepušča vse frekvence razen resonančne frekvence.

Postopek za izračun pasovnih resonančnih filtrov temelji na istem napetostnem delilniku, kjer LC vezje s svojim značilnim uporom deluje kot en sam element. Kako se izračuna nihajni tokokrog, določi njegova resonančna frekvenca, faktor kakovosti in karakteristična (valovna) impedanca, najdete v članku