フィルター回路は、電子回路内の周波数をフィルターで除去します。これらの回路は抵抗と抵抗の組み合わせを利用します。 コンデンサ 基本的な構成要素として。このフィルタ回路は、脈動する交流を直流に変換し、一方向にのみ供給するため、電源ブロック図において整流回路の後に必要となります。フィルタ回路は、整流された出力内の利用可能な AC 成分を分離し、DC 成分が負荷に到達できるようにします。さまざまな種類のフィルターが用意されていますが、 バンドパスフィルター（BPF） タイプの一つです。このフィルターは、特定の周波数範囲内の周波数を許可し、範囲外の周波数を減衰します。これら フィルター さまざまなタイプがありますが、パッシブ BPF もそのタイプの 1 つです。したがって、この記事では、 パッシブバンドパスフィルター 、その動作、およびそのアプリケーション。
パッシブバンドパスフィルターとは何ですか?
ローパス フィルターとハイパス フィルターの両方の組み合わせは、パッシブ バンドパス フィルターとして知られています。このタイプのフィルターは、特定の周波数帯域を許可し、残りの周波数をすべてブロックします。 R、C、Lなどの受動素子のみを使用した電気回路です。LPFとHPFのような2つのフィルターをカスケード接続して構成されています。パッシブバンドパスフィルターの主な用途は次のとおりです。 オーディオアンプ 。オーディオアンプでは、より広いか狭い範囲の特定の周波数帯域が必要であるにもかかわらず、0 Hz から始まらない、高周波ではない特定の周波数範囲が必要になる場合があります。
パッシブバンドパスフィルター回路図
パッシブ フィルターは、次のようなパッシブ コンポーネントのみを使用します。抵抗器、 インダクタ ＆コンデンサー。したがって、パッシブバンドパスフィルタはパッシブコンポーネントも使用でき、 オペアンプ 増幅用。パッシブバンドパスフィルター内にはアクティブバンドパスフィルターのような増幅部分は存在しません。パッシブバンドパスフィルター回路図には、ハイパスフィルター回路とローパスフィルター回路も含まれています。したがって、回路の最初の部分はパッシブ HPF 用であり、回路の後半はパッシブ LPF 用です。
パッシブバンドパスフィルターの設計
パッシブバンドパスフィルターの設計は、以下を使用して簡単に行うことができます。 抵抗器 ＆コンデンサー。パッシブ バンドパス フィルター回路は電力を必要とせず、アクティブな増幅には使用されません。これらのタイプのバンドパス フィルターは、増幅を行うアクティブ回路に加えて使用されますが、それ自体では増幅を行いません。これらのフィルターは、HPF と LPF を組み合わせて設計されています。
この回路を作成するために必要なコンポーネントは主に次のとおりです。コンデンサ – 1nF および 1μF、抵抗 – 150Ω および 16KΩ。この回路を構築するには、抵抗とコンデンサだけが必要です。このフィルタ回路の場合、選択した抵抗とコンデンサの値の通過帯域は 1KHz ～ 10KHz の範囲になります。これらの周波数を変更する場合は、抵抗とコンデンサの値を変更する必要があります。
この回路にはハイパスフィルターと ローパスフィルタ 。この回路の最初の部分は R1 と C1 で構成され、HPS を形成します。したがって、このフィルタは、主に通過するように設計されている点を超えるすべての周波数を単純に許可します。このフィルタ設計は単純に下限カットオフ周波数ポイントを形成しますが、この回路で必要な下限カットオフ周波数ポイントは 1KHz です。したがって、HPF は 1KHz を超える周波数を許可します。
下限遮断周波数は次の式で計算できます。
下限カットオフ周波数 = 1/2πR1C1。
抵抗とコンデンサの値は次のようにわかります。 R1 = 150Ω および C1 = 1μF なので、これらの値を上記の式に代入すると、次のようになります。
下限カットオフ周波数 = 1/2π(150Ω)*(1μF) => 1061 Hz => 1KHz。
このフィルタは、1KHz を超えるすべての周波数を許可し、単純にすべての周波数をブロックするか、1KHz 未満のすべての周波数を大幅に減衰します。
同様に、この回路の 2 番目の部分は抵抗 R2 とコンデンサ C2 で構成され、LPF を形成します。このフィルターは、カットオフ ポイント以下のすべての周波数をブロックします。
ここで、このフィルタ回路内でより高いカットオフ周波数を 10 KHz にする必要があるため、この回路は単に 10 KHz 未満のすべての周波数を通過させ、10 KHz 点を超えるすべての周波数をブロックします。
高い方のカットオフ周波数を計算する式は低い方のカットオフ周波数と同じです。周波数 => 1/2π R2C2
抵抗 R2 とコンデンサ C2 の値は次のようにわかります。 R2 = 16KΩ & C2 = 1nF したがって、これら 2 つの値を上記の式に代入すると、次のようになります。
より高いカットオフ周波数 = 1/2π(16KΩ)*(1nF)= 9952Hz => 10KHz。
したがって、HPF は下限カットオフ ポイントより上のすべての周波数を許可しますが、LPF はより高いカットオフ周波数より下のすべての周波数を許可します。したがって、これにより、フィルタの通過帯域が低域と高域のカットオフ周波数の間にあるバンドパス フィルターが作成されます。
HPF から LPF への負荷効果を回避するには、R2 抵抗値を R1 抵抗値の 10 未満 (または) 大きくすることをお勧めします。この回路では、R2 抵抗値を 100 倍にしています。
働く
この回路は、ローパスフィルターとフィルターの間で最大強度の信号を許可することによって機能します。 ハイパスフィルタ 周波数。ローパス フィルター (LPF) が 2KHz の周波数用に設計され、ハイパス フィルター (HPF) が 200Hz の周波数用に設計されている場合、この回路は 200Hz と 2KHz の間でほぼ最大強度または完全な強度の出力信号を生成します。
生成された信号がこの範囲外にある場合、周波数は大幅に減衰するため、その振幅は通過帯域内の信号の振幅と比較して非常に小さくなります。通過帯域とは、フル強度で通過するハイパス フィルターとローパス フィルターの間の信号を指します。
ここで、通過帯域は 200Hz ～ 2 KHz で、低域カットオフ周波数は 200Hz、高域カットオフ周波数は 2 KHz です。通過帯域では、これら 2 つの周波数は、振幅内に 3dB の低下がある通過帯域内の 2 つのポイントです。したがって、この低下は 0.707VPEAK に相当します。
次のバンドパス グラフには、ピーク振幅 (VPEAK) があります。ここでは、これら 2 つの周波数を取得するたびに振幅が低下します。 0.707VPEAK に達すると、これは最大電力の半分を示す 3dB カットオフ ポイントになります。 3dB カットオフ ポイントを過ぎると、振幅が急激に低下するため、カットオフ周波数の外側の周波数は大きく減衰します。
ここには 2 つの主要な周波数があります。低い方のカットオフ周波数は 1 KHz、高い方のカットオフ周波数は 10 KHz です。したがって、中心周波数は、高い方のカットオフ周波数と低い方のカットオフ周波数の間の周波数として知られており、式 √(f1)(f2) => √ (1061)(9952) => 3249 Hz を使用して測定されます。
この周波数付近の出力信号は最大強度を持ち、最大ピーク値になります。この周波数に近づくと、値は振幅内で減衰または減少します。振幅はカットオフ周波数で 0.707VPEAK です。たとえば、VPEAK がカットオフ周波数でピークからピークまで 10 ボルトを測定した場合、10V * 0.707V => 7V であるため、振幅は約 7V になります。
パッシブバンドパスフィルターのゲイン
パッシブバンドパスフィルターのゲインは常に入力信号よりも低いため、出力ゲインは 1 未満になります。中心周波数での出力信号は位相内にありますが、中心周波数を下回る出力信号は +90° シフトして位相が進み、中心周波数を超える出力信号は -90° 位相シフトだけ位相内で遅れます。 2 つのフィルター間に電気的絶縁を提供すると、より優れたフィルター性能を得ることができます。
アプリケーション
の パッシブバンドパスフィルターの応用 以下のものが含まれます。
- パッシブ バンド パス フィルターは、特定の周波数帯域 (または) 範囲にある特定の周波数を分離またはフィルタリングするために使用されます。
- これらのフィルターは、オーディオ アンプ回路または次のようなアプリケーション内で使用されます。プリアンプのトーンコントロール（または）スピーカーのクロスオーバーフィルター。
- これらは、内部の送信機および受信機回路に適用されます。 無線通信 中くらい。
したがって、これはパッシブの概要です バンドパスフィルター、回路 、作業、およびそのアプリケーション。このフィルターは HPF と LPF を組み合わせたもので、周波数範囲を選択できます。このフィルタ回路により、広範囲の周波数と狭い範囲の周波数が可能になります。上限と下限のカットオフ周波数は主にフィルタの設計に依存します。ここで質問なのですが、BPFとは何ですか?
