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億金資深技術(shù)工程介紹多種濾波器的原理以及計算
億金電子不僅是石英貼片晶振,陶瓷諧振器方面的知名供應商,同樣為濾波器使用領域的客戶提供了豐富的產(chǎn)品,在頻率元件方面占有一定位置.以下文章是億金資深技術(shù)工程介紹多種濾波器的原理以及計算.
RC陷波濾波器(TwinT)
雙T陷波濾波器可用于阻止不需要的頻率,或者如果作為帶通濾波器放置在運算放大器周圍.陷波頻率出現(xiàn)在容抗等于電阻(Xc=R)的地方,如果值接近,則衰減可能非常高,并且陷波頻率幾乎被消除.濾波器的插入損耗取決于連接到輸出的負載,因此電阻應該比負載低得多,以實現(xiàn)最小的損耗.在音頻頻率下,濾波器可以通過衰減中頻范圍來充當?shù)鸵艉透咭粼鰪婋娐?/span>.使用1.5K電阻和0.1uF電容,-10dB的帶阻約為500Hz至2Khz.可以使用0.5R值稍微調(diào)整響應的深度和寬度,并在C值上添加一些電阻.
二階運算放大器濾波器
下圖說明了將運算放大器用作有源二階濾波器.示出了三個二階濾波器,低通,高通和帶通.這些濾波器中的每一個將以每倍頻程12dB的速率衰減其通帶之外的頻率,或者對于頻率的每個倍頻程增加或減小1/4的電壓幅度來衰減通帶以外的頻率.
一階低通或高通截止頻率(-3dB點)=1/(2pi*R*C)
二階低通或高通截止頻率(-3dB點)=1/2pi(R1*R2*C1*C2)^.5
200Hz截止頻率的示例-R1=R2=7.95K,C1=C2=0.1uF
單運放帶通濾波器
帶通濾波器通過一系列頻率,同時抑制通帶上限和下限之外的頻率.要通過的頻率范圍稱為通帶,并從低于中心頻率的點延伸到高于中心頻率的點,其中輸出電壓下降到中心頻率處輸出電壓的約70％.這兩個點在中心頻率的上方和下方不等間隔,但如果在對數(shù)圖上繪制,則看起來等間隔.從較低點到中心的百分比變化將與從中心到較高點的百分比變化相同,但不是絕對量.這類似于音樂鍵盤,其中每個鍵通過相同的頻率百分比變化與下一個鍵分開,但不是絕對量.濾波器帶寬(BW)是上通帶頻率和下通帶頻率之間的差.關(guān)于通帶的上,下和中心頻率的公式是：
中心頻率=(較低頻率*較高頻率)的平方根
質(zhì)量因子或濾波器的Q值是上下頻率點之間距離的度量,并定義為(中心頻率/BW),以便當通帶在相同的中心頻率附近變窄時,Q因子變得更高.品質(zhì)因數(shù)表示濾波器的清晰度,或者當輸入頻率在第一個八度音階期間遠離中心頻率時幅度下降的速率.當頻率遠離中心頻率超過一個倍頻程時,無論Q值如何,每個八度音程都會接近6dB.單個八度音程從中心頻率變化的不同Q值的近似滾降率為：
Q=1=6dB
Q=5=18dB
Q=10=24dB
Q=50=40dB
對于具有相同值的兩個電容器的單個運算放大器帶通濾波器,Q因子必須大于增益的一半的平方根,因此增益98將需要Q因子為7或更大.
下面的示例顯示了1700Hz帶通濾波器,Q值為8,中心頻率(1700Hz)增益為65.可以使用以下三個公式計算濾波器的電阻值.對于公式起作用,兩個電容值必須相同,并且選擇為0.01uF,這是在音頻頻率下可用的常用值.在“WhistleOn/WhistleOff”繼電器切換電路中使用相同的濾波器.
R1=Q/(G*C*2*Pi*F)=8/(65*.00000001*6.28*1700)=1152或1.1K
R2=Q/((2*Q^2)-G)*C*2*Pi*F)=8/((128-65)*.00000001*6.28*1700)=1189或1.2K
R3=(2*Q)/(C*2*Pi*F)=16/(.00000001*6.28*1700)=150K
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