A passzív LC-szűrők (LPF és HPF) felépítésének általános elve
Ha az áramkörben bizonyos frekvenciaspektrumú váltakozó áramokat kell elnyomni, ugyanakkor hatékonyan át kell vezetni az e spektrum feletti vagy alatti frekvenciájú áramokat, hasznos lehet egy passzív LC szűrő a reaktív elemeken - egy aluláteresztő szűrő. aluláteresztő szűrő (ha szükséges a beállítottnál alacsonyabb frekvenciájú rezgések effektív átvezetése) vagy HPF felüláteresztő szűrő (szükség esetén a beállítottnál nagyobb frekvenciájú rezgések effektív átvezetése).
E szűrők felépítésének elve az induktorok és a kondenzátorok azon tulajdonságain alapul, hogy az AC áramkörökben eltérően viselkedjenek.
Köztudott, hogy az induktív ellenállás tekercsek egyenesen arányos a rajta átfolyó áram frekvenciájával, ezért minél nagyobb a tekercsen átfolyó áram frekvenciája, annál nagyobb reakcióképesség ezt az áramot jeleníti meg, vagyis jobban lelassítja a magasabb frekvenciájú váltakozó áramokat, és könnyebben engedi át az alacsonyabb frekvenciájú áramokat.
Kondenzátor - ellenkezőleg, minél nagyobb az áram frekvenciája, annál könnyebben hatol át rajta ez a váltakozó áram, és minél kisebb az áram frekvenciája, annál nagyobb az áram akadálya ez a kondenzátor. Sematikusan az aluláteresztő és felüláteresztő szűrők L-alakúak, T-alakúak és U-alakúak (több csomópont).
L alakú LC szűrő
Az L alakú szűrő egy elemi elektronikus szűrő, amely egy L induktivitású tekercsből és egy C kapacitású kondenzátorból áll. Egy ilyen áramkör frekvenciamenete két elem (L és C) kapcsolódási sorrendjétől függ ahhoz a ponthoz képest, ahol szűrt jelet alkalmazunk, és L és C értékeire ...
A gyakorlatban az L és C értékeit úgy választják meg, hogy reaktanciájuk a működési frekvencia tartományban körülbelül 100-szor kisebb legyen, mint a terhelési ellenállás, hogy jelentősen csökkentsék az utóbbi manőverező hatását a szűrő frekvencia-válaszára. .
Azt a frekvenciát, amelynél a szűrőre adott jel amplitúdója az eredeti érték 0,7-ére csökken, vágási frekvenciának nevezzük. Az ideális szűrő meredek függőleges elhajlású.
Tehát az L tekercs és a C kondenzátor csatlakozási sorrendjétől függően a jelforráshoz és a nulla buszhoz képest egy felüláteresztő szűrőt - HPF vagy egy aluláteresztő szűrőt - LPF kap.
Valójában ezek az áramkörök feszültségosztók, és az osztó karjaiba reaktív elemek vannak beépítve, amelyek váltakozó árammal szembeni ellenállása a frekvenciától függ.
Itt könnyen kiszámíthatja az egyes szűrőelemek feszültségesését, figyelembe véve, hogy a vágási frekvencián a szűrő kimenetén a feszültségesésnek meg kell egyeznie a bemeneti feszültség amplitúdójának 0,7-ével.Ez azt jelenti, hogy a reagensek közötti aránynak 0,3 / 0,7-nek kell lennie - ezen arány alapján számítják ki a szűrőt alkotó szeparátort.
Ha a terhelési áramkör nyitva van, aluláteresztő szűrőkben, amikor a bemeneti jel frekvenciája meghaladja a szűrő LC-áramkörének rezonanciafrekvenciáját, a kimenet amplitúdója élesen csökkenni kezd. A felüláteresztő szűrőkben, amikor a bemeneti jel frekvenciája a szűrő LC áramkörének rezonanciafrekvenciája alá esik, a kimenet amplitúdója is csökkenni kezd. A gyakorlatban az LC szűrőket nem használják terhelés nélkül.
T alakú LC szűrő
A szűrő tolató hatásának gyengítésére a mögötte csatlakoztatott érzékeny áramkörökre T-alakú szűrőket használnak. Itt egy további reaktív elem van hozzáadva az L-csatlakozáshoz, annak kimenetének oldalán.
Az L alakú LC szűrőre gyakorlatilag kiszámított kapacitást vagy induktivitást egy pár azonos elem sorba kapcsolásával helyettesítjük úgy, hogy azok összellenállása megegyezzen azzal a számított elemmel, amelyet ezzel a párral helyettesítünk (két fél induktivitást ill. két kondenzátor, amelyek kapacitása kétszer nagyobb).
U alakú LC szűrő
Az L alakú csatlakozáshoz egy további elem hozzáadásával, de nem hátul, hanem elöl, U alakú szűrőt kapunk. Ez az áramkör jobban torzítja a bemeneti forrást. Itt a hozzáadott elem az L-csatlakozás számított kapacitásának fele (amely egyszerűen két kapacitív elemre van osztva), vagy kétszerese annak az induktivitásnak, amelyet két tekercs párhuzamos csatlakoztatásával kapunk.
Minél több csatlakozás van a szűrőben, annál pontosabb lesz a szűrés.Ennek eredményeként a terhelés legnagyobb amplitúdója az a frekvencia lesz, amely ennél a szűrőnél a legközelebb lesz a rezonanciafrekvenciájához (feltétele, hogy a kapcsolat induktív összetevője egyenlő legyen a kapacitív komponensének ezen frekvenciájával), a többi a spektrum elnyomva lesz.
A többszintű szűrők használata lehetővé teszi a kívánt frekvenciájú jel és a zajos jel nagyon pontos elkülönítését. Még ha az amplitúdó a határfrekvencián viszonylag kicsi is, a tartomány többi részét elnyomja a szűrőcsapok általános hatása.