Com dissenyar ràpidament circuits de filtre de pas alt i baix

En aquest post aprenem a dissenyar circuits de filtre d’àudio, com ara circuits de filtre de pas alt i de filtre de pas baix sense esforç, sense passar per les molèsties de la simulació i els càlculs complexos. Els dissenys presentats permetran crear circuits de filtre només per a les bandes de freqüències específiques desitjades i bloquejar totes les altres freqüències no desitjades.

Què és el filtre de pas alt

Com el seu nom indica, un circuit de filtre de pas alt està dissenyat per atenuar totes les freqüències inferiors a una freqüència seleccionada concreta i passar o permetre totes les freqüències superiors a aquest llindar. El principi és just oposat a un circuit de filtre de pas baix.

El rang de tall sol estar a un rang de freqüència relativament superior (en kHz),

El següent gràfic de resposta del filtre de pas alt mostra la imatge de forma d'ona que indica com s'atenuen o es bloquegen gradualment totes les freqüències per sota d'un llindar de tall seleccionat, a mesura que disminueix la freqüència.

Les dues imatges següents es configuren com a circuits estàndard de filtre de pas alt, on la primera està dissenyada per funcionar amb una alimentació dual, mentre que la segona s’especifica per funcionar amb una sola alimentació.

En les dues configuracions anteriors, l’opamp forma el component actiu de processament central, mentre que les resistències i condensadors associats connectats a través dels pins d’entrada de l’opamp s’introdueixen per determinar el punt de tall del filtre de pas alt, depenent de com els valors d’aquests els components passius es calculen segons les especificacions o requisits dels usuaris.

Com dissenyar un filtre de pas alt personalitzat

Tal com es va proposar, per dissenyar ràpidament un circuit de filtre de pas alt, es poden utilitzar les fórmules següents i els passos següents per calcular les resistències i condensadors rellevants.

En primer lloc, seleccioneu arbitràriament un valor adequat per a C1 o C2, tots dos poden ser idèntics.

A continuació, calculeu R1 mitjançant la fórmula següent:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x Freqüència

Aquí el terme 'freqüència' fa referència al llindar de tall de pas alt desitjat per sota del qual cal atenuar o ignorar gradualment altres freqüències no desitjades.

Finalment, calculeu R2 de la mateixa manera que anterior amb la següent equació:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Freqüència

Es pot veure la versió de subministrament únic del circuit de filtre de pas alt que implica un altre condensador Cout que no és gens crític i pot ser aproximadament 100 o 1000 vegades més que C1.

Les discussions anteriors mostren com qualsevol persona pot calcular i dissenyar ràpidament un circuit de filtre de pas alt per a una aplicació particular que podria ser un circuit de control d’aguts, un Equalitzador gràfic de 10 bandes o un circuit de cinema a casa, etc.

Com funcionen els filtres de pas baix

Com el seu nom indica circuits de filtre de pas baix estan dissenyats per passar o conduir un interval de freqüència preferit inferior o inferior al llindar de tall desitjat i atenuar o bloquejar gradualment les freqüències per sobre d’aquest valor.

Normalment s’utilitzen opamps per fabricar aquests circuits de filtre, ja que els opamps són els més adequats per a aquestes aplicacions a causa de les seves característiques extremadament versàtils.

Gràfic que mostra la freqüència i el guany

El següent gràfic proporciona la resposta típica de freqüència del filtre de pas baix pel que fa al guany, podem veure clarament com la resposta s’atenuitza (disminueix gradualment) a mesura que la freqüència augmenta més enllà del llindar de tall concret.

Les imatges següents representen l’estàndard circuits de filtre de pas baix basats en opamp . El primer ha d’estar alimentat per una alimentació dual i el segon funciona amb una única tensió d’alimentació.

Dissenyant un circuit de filtre de pas baix personalitzat

Els components R1, R2 i C1, C2 configurats amb els pinouts d’entrada no inversors (+) i els inversors (-) de l’opamp decideixen bàsicament l’interval de tall del filtre, i cal calcular-los de manera òptima durant el disseny el circuit.

Per calcular aquests paràmetres i dissenyar un circuit de filtre de pas baix ràpidament en qüestió de minuts, es poden utilitzar les fórmules següents i els passos explicats:

Primer hem de trobar C1 que podem fer seleccionant qualsevol valor arbitràriament segons la nostra conveniència.

A continuació, podem calcular C2 amb la fórmula:

C2 = C1 x 2

R1 i R2 poden ser idèntics i es poden calcular mitjançant la fórmula següent:

R1 o R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Freqüència.

aquí la 'freqüència' és l'interval on s'espera que passi la transició de tall o l'interval de tall desitjat.

Els valors de Cin i el Cout que es mostren al filtre de pas baix de subministrament únic no són crítics i poden ser de 100 a 1000 vegades el de C1, és a dir, si heu seleccionat C1 com a 0.1uF, es podrien situar entre 10uF i 100uF, etc. Es pot seleccionar l'especificació de tensió per duplicar la tensió d'alimentació utilitzada.

Les resistències tenen una potència nominal d’1 / 4 watts, un 5% o un 1%.

Ja està! .... mitjançant la tècnica simple anterior es pot dissenyar ràpidament un filtre de pas baix raonablement bo i utilitzar-lo per a una aplicació específica que pugui incloure un circuit de altaveu actiu a través de la xarxa o un sistema de cinema a casa, etc.

Més informació: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing