Pasivní pásmový filtr
Pásmový filtr odděluje určitý rozsah frekvencí od ostatních v rámci určité frekvenční skupiny. Některé sofistikované elektrické obvody nemusí považovat za vhodné, aby jimi procházely velmi nízké frekvence při 0 Hz nebo velmi vysoké frekvence, pasivní pásmová propust provádí funkce frekvenční selektivity v závislosti na kombinaci sériového odporu a kondenzátoru v jejich obvodu. Blokují jak spodní, tak horní frekvence mimo jejich selektivní pásmové pásmo. Tyto filtry se skládají z dolní a horní propusti.
Konstrukce
Typický pásmový filtr by měl představovat dvě RC sítě, jak je znázorněno níže:
Jedna RC síť se používá v sérii, zatímco druhá RC síť se používá paralelně. Hodnoty mezní frekvence lze řídit pomocí hodnot odporu a kondenzátoru použitých v obvodu pásmové propusti. Může povolit široký rozsah frekvencí nebo úzký rozsah frekvencí v závislosti na hodnotách mezní frekvence. Proto se specifický rozsah kmitočtů pásma nazývá šířka pásma.
Křivka frekvenční odezvy
Křivka frekvenční odezvy je uvedena níže. Křivka frekvenční odezvy ukazuje dvě mezní frekvence: dolní mezní kmitočet fL a horní mezní kmitočet fH. Všechny frekvence pod dolní mezní frekvencí fL jsou blokovány, dokud výstup pásmové propusti nestoupne se strmostí 20 dB/dekádu. Výstup pak dosáhne maximální hodnoty 70,7 % a zůstává konstantní pro určitý rozsah frekvencí, dokud není dosaženo horní hranice frekvence fH. Výkon začne opět klesat při sklonu -20db/dekádu.
Maximální zisk -3db byl označen jak v rostoucím, tak klesajícím trendu na níže uvedeném obrázku. Proto geometrický průměr těchto dvou frekvenčních bodů poskytuje bod rezonance nebo bod střední frekvence.
Rezonanční frekvence
Geometrický průměr horní mezní frekvence a dolní mezní frekvence je vyjádřen jako:
fr představuje střední frekvenci, zatímco fh představuje horní hodnotu mezní frekvence a fl představuje dolní hodnotu mezní frekvence.
Fázový posun
Pásmové propusti jsou filtry druhého řádu. To znamená přítomnost dvou kombinací pasivních prvků v jeho obvodu. Fázový úhel pro filtry druhého řádu bude dvojnásobkem fázového úhlu filtrů prvního řádu. To znamená, že fázový úhel v pásmové propusti musí být 180 stupňů. Fázový posun indikoval +90 stupňů až do střední frekvence a -90 stupňů za bod střední frekvence.
Horní a dolní mezní frekvence
Hodnoty horní a dolní frekvence lze vypočítat stejně jako při výpočtech frekvence v nízkopásmových a horních pásmových propustí. Obecný výraz je dán takto:
Příklad:
Pásmová propust má být navržena tak, aby umožňovala frekvence mezi 5 kHz a 40 kHz. Za předpokladu, že rezistory jsou 20 kΩ, vypočítejte hodnoty kondenzátoru a nakreslete konečnou pásmovou propust.
Použití obecného vyjádření horní a dolní mezní frekvence:
Hodnotu hornopropustného kondenzátoru lze vypočítat pomocí dolního frekvenčního limitu:
Hodnotu nízkofrekvenčního kondenzátoru lze vypočítat pomocí limitu vyšší frekvence:
Závěr
Pásmové propusti fungují na principu propouštění selektivního rozsahu frekvencí při blokování všech nižších či vyšších. Ve své konstrukci se skládají jak ze sítí dolních propustí, tak ze sítí horních propustí.