Passivt båndpasfilter
Et båndpasfilter adskiller et specifikt område af frekvenser fra andre inden for en bestemt frekvensgruppe. Nogle sofistikerede elektriske kredsløb finder det muligvis ikke egnet til at lade meget lave frekvenser ved 0Hz eller meget høje frekvenser passere gennem dem. Det passive båndpasfilter udfører frekvensselektivitetsfunktionerne afhængigt af seriemodstande og kondensatorkombinationer i deres kredsløb. De blokerer både de lavere frekvenser og de øvre frekvenser uden for deres selektive båndpasområde. Disse filtre er sammensat af et lavpas- og højpasfiltre.
Konstruktion
Et typisk båndpasfilter skal præsentere to RC-netværk som vist nedenfor:
Det ene RC-netværk bruges i serie, mens det andet RC-netværk bruges parallelt. Afskæringsfrekvensværdierne kan styres gennem modstands- og kondensatorværdier, der anvendes i båndpasfilterkredsløbet. Det kan tillade et bredt frekvensområde eller et snævert frekvensområde, afhængigt af afskæringsfrekvensværdierne. Derfor kaldes et specifikt område af båndpasfrekvenser båndbredde.
Frekvensresponskurve
Frekvensresponskurven er vist nedenfor. Frekvensresponskurven viser to afskæringsfrekvensgrænser: nedre afskæringsfrekvensgrænse fL og høj afskæringsfrekvensgrænse fH. Alle frekvenser under den nedre afskæringsfrekvens fL er blokeret, indtil outputtet fra båndpasfilteret stiger med hældningen 20db/årti. Udgangen når derefter en maksimal værdi på 70,7 % og forbliver konstant i et bestemt frekvensområde, indtil den højere frekvensgrænse på fH er nået. Outputtet begynder at falde igen med en hældning på -20db/årti.
Den maksimale gevinst på -3db er blevet angivet både i stigende trend og faldende trend i nedenstående figur. Derfor giver den geometriske middelværdi af disse to frekvenspunkter resonanspunktet eller centerfrekvenspunktet.
Resonansfrekvens
Det geometriske middelværdi af øvre skæringsfrekvens og nedre afskæringsfrekvens udtrykkes som:
fr præsenterer centerfrekvens, mens fh præsenterer øvre afskæringsfrekvensværdi og fl står for lavere afskæringsfrekvensværdi.
Faseskift
Båndpasfiltre er anden ordens filtre. Det betyder tilstedeværelsen af to passive elementkombinationer i dets kredsløb. Fasevinklen for andenordens filtre vil være to gange fasevinklen for førsteordensfiltrene. Det betyder, at fasevinklen skal være 180 grader i båndpasfilteret. Faseforskydningen indikerede +90 grader op til centerfrekvensen og -90 grader efter centerfrekvenspunktet.
Øvre og nedre afskæringsfrekvenser
De øvre og nedre frekvensværdier kan beregnes ligesom frekvensberegningerne i lav- og højbåndspasfiltre. Det generelle udtryk er givet ved:
Eksempel:
Der skal designes et båndpasfilter, der tillader frekvenser mellem 5kHz og 40kHz. Forudsat at modstande er 20kΩ, beregne kondensatorværdier og tegne det endelige båndpasfilter.
Brug af et generelt udtryk for øvre og nedre afskæringsfrekvens:
Højpaskondensatorværdien kan beregnes ved hjælp af nedre frekvensgrænse:
Lavpaskondensatorværdien kan beregnes ved hjælp af højere frekvensgrænse:
Konklusion
Båndpasfiltre fungerer efter princippet om at sende et selektivt frekvensområde, mens de blokerer for alle lavere eller højere. De er sammensat af både lavpasfilter- og højpasfilternetværket i deres konstruktion.