Passivt bandpassfilter
Ett bandpassfilter separerar ett specifikt område av frekvenser från andra inom en viss frekvensgrupp. Vissa sofistikerade elektriska kretsar kanske inte finner det lämpligt att tillåta mycket låga frekvenser vid 0Hz eller mycket höga frekvenser att passera genom dem, det passiva bandpassfiltret utför frekvensselektivitetsfunktionerna beroende på seriemotstånd och kondensatorkombinationer i deras krets. De blockerar både de lägre frekvenserna och de övre frekvenserna utanför deras selektiva bandpassområde. Dessa filter är sammansatta av ett lågpass- och högpassfilter.
Konstruktion
Ett typiskt bandpassfilter ska presentera två RC-nät som visas nedan:
Ett RC-nät används i serie, medan det andra RC-nätet används parallellt. Gränsfrekvensvärdena kan styras genom resistor- och kondensatorvärden som används i bandpassfilterkretsen. Den kan tillåta ett brett spektrum av frekvenser eller ett smalt frekvensområde, beroende på gränsfrekvensvärdena. Därför kallas ett specifikt intervall av bandpassfrekvenser för bandbredd.
Frekvenssvarskurva
Frekvenssvarskurvan visas nedan. Frekvenssvarskurvan visar två gränsfrekvensgränser: lägre gränsfrekvensgräns fL och hög gränsfrekvensgräns fH. Alla frekvenser under lägre gränsfrekvens fL blockeras tills bandpassfiltrets utgång stiger med lutningen 20db/dekad. Utsignalen når då ett maximalt värde på 70,7 % och förblir konstant för ett specifikt frekvensområde tills den högre frekvensgränsen fH nås. Utsignalen börjar falla igen med en lutning på -20db/decennium.
Den maximala vinsten på -3db har angetts både i stigande trend och fallande trend i nedanstående figur. Därför tillhandahåller det geometriska medelvärdet av dessa två frekvenspunkter resonanspunkten eller mittfrekvenspunkten.
Resonansfrekvens
Det geometriska medelvärdet av övre gränsfrekvens och lägre gränsfrekvens uttrycks som:
fr presenterar mittfrekvens, medan fh visar övre gränsfrekvensvärde och fl står för lägre gränsfrekvensvärde.
Fasförskjutning
Bandpassfilter är andra ordningens filter. Det betyder närvaro av två passiva elementkombinationer i dess krets. Fasvinkeln för andra ordningens filter kommer att vara två gånger fasvinkeln för första ordningens filter. Det betyder att fasvinkeln ska vara 180 grader i bandpassfiltret. Fasförskjutningen indikerade +90 grader upp till mittfrekvensen och -90 grader efter mittfrekvenspunkten.
Övre och undre gränsfrekvenser
De övre och nedre frekvensvärdena kan beräknas precis som frekvensberäkningarna i låg- och högbandspassfilter. Det allmänna uttrycket ges av:
Exempel:
Ett bandpassfilter ska konstrueras som tillåter frekvenser mellan 5kHz och 40kHz. Förutsatt att motstånden är 20kΩ, beräkna kondensatorvärdena och rita det slutliga bandpassfiltret.
Använder allmänt uttryck för övre och nedre gränsfrekvens:
Högpasskondensatorvärdet kan beräknas med hjälp av lägre frekvensgräns:
Lågpasskondensatorvärdet kan beräknas med hjälp av högre frekvensgräns:
Slutsats
Bandpassfilter fungerar enligt principen att skicka ett selektivt frekvensområde samtidigt som de blockerar alla lägre eller högre. De är sammansatta av både lågpassfilter- och högpassfilternätverk i sin konstruktion.