Generelt prinsipp for konstruksjon av passive LC-filtre (LPF og HPF)
Når det er nødvendig å undertrykke vekselstrømmer med et visst frekvensspektrum i kretsen, men samtidig effektivt passere strømmer med frekvenser over eller under dette spekteret, kan et passivt LC-filter på reaktive elementer være nyttig - et lavpassfilter på et lavpassfilter (om nødvendig effektiv passasje av oscillasjoner med en frekvens under settet) eller høypassfilter HPF (om nødvendig effektiv passasje av svingninger med en frekvens høyere enn settet).
Prinsippet for konstruksjon av disse filtrene er basert på egenskapene til induktorer og kondensatorer for å oppføre seg annerledes i AC-kretser.
Det er velkjent at induktiv motstand spoler er direkte proporsjonal med frekvensen til strømmen som flyter gjennom den, derfor, jo høyere frekvensen til strømmen som flyter gjennom spolen, jo større reaktivitet den viser denne strømmen, det vil si at den bremser vekselstrømmer ved høyere frekvenser mer og passerer strømmer ved lavere frekvenser lettere.
Kondensator — tvert imot, jo høyere frekvensen til strømmen er, jo lettere trenger denne vekselstrømmen gjennom den, og jo lavere frekvensen til strømmen er, desto større er hindringen for strømmen denne kondensatoren. Skjematisk er lavpass- og høypassfiltrene L-formede, T-formede og U-formede (multi-junction).
L-formet LC-filter
Det L-formede filteret er et elementært elektronisk filter som består av en spole med induktans L og en kondensator med kapasitans C. Frekvensresponsen til en slik krets avhenger av rekkefølgen av tilkobling av to elementer (L og C) i forhold til punktet hvor et filtrert signal påføres og til verdiene til L og C ...
I praksis velges verdiene til L og C slik at deres reaktans i driftsfrekvensområdet er omtrent 100 ganger mindre enn belastningsmotstanden, for å redusere manøvreringseffekten til sistnevnte på frekvensresponsen til et filter betydelig. .
Frekvensen der amplituden til signalet som tilføres filteret faller til 0,7 av dens opprinnelige verdi, kalles cutoff-frekvensen. Et ideelt filter har en bratt vertikal avbøyning.
Så, avhengig av tilkoblingssekvensen til induktoren L og kondensatoren C med hensyn til signalkilden og den nøytrale bussen, får du et høypassfilter - HPF eller et lavpassfilter - LPF.
Faktisk er disse kretsene spenningsdelere, og reaktive elementer er installert i armene til deleren, hvis motstand mot vekselstrøm avhenger av frekvensen.
Her kan du enkelt beregne spenningsfallet i hvert av filterelementene, tatt i betraktning at ved grensefrekvensen skal spenningsfallet ved filterutgangen være lik 0,7 av inngangsspenningsamplituden.Dette betyr at forholdet mellom reagensene skal være 0,3 / 0,7 - basert på dette forholdet beregnes separatoren som utgjør filteret.
Når belastningskretsen er åpen, i lavpassfiltre, når frekvensen til inngangssignalet overstiger resonansfrekvensen til LC-kretsen til filteret, begynner amplituden til utgangen å avta kraftig. I høypassfiltre, når frekvensen til inngangssignalet faller under resonansfrekvensen til LC-kretsen til filteret, begynner også amplituden til utgangen å falle. I praksis brukes ikke LC-filtre som sådan uten belastning.
T-formet LC-filter
For å svekke shunteffekten til filteret på de følsomme kretsene som er koblet bak det, brukes T-formede filtre. Her legges et ekstra reaktivt element til L-koblingen, på siden av utgangen.
Kapasiteten eller induktansen praktisk talt beregnet for det L-formede LC-filteret erstattes av seriekoblingen av et par identiske elementer slik at deres totale motstand er lik det beregnede elementet som erstattes av dette paret (de setter to halvdeler av induktanser eller to kondensatorer, som er dobbelt så store i kapasitet).
U-formet LC-filter
Ved å legge til et ekstra element til den L-formede koblingen, men ikke bak, men foran, oppnås et U-formet filter. Denne kretsen forspenner inngangskilden mer. Her er elementet som legges til halvparten av den beregnede kapasitansen for L-koblingen (som ganske enkelt er delt i to kapasitive elementer) eller to ganger induktansverdien som nå oppnås ved å koble to spoler i parallell.
Jo flere koblinger det er i filteret, jo mer nøyaktig blir filtreringen.Som et resultat vil den høyeste amplituden til lasten ha den frekvensen som for dette filteret vil være nærmest dets resonansfrekvens (betingelsen er at den induktive komponenten i forbindelsen er lik denne frekvensen til dens kapasitive komponent), resten av spekteret vil bli undertrykt.
Bruken av flernivåfiltre gjør det mulig å skille signalet med ønsket frekvens veldig nøyaktig fra det støyende signalet. Selv om amplituden ved grensefrekvensen er relativt liten, vil resten av området undertrykkes av den generelle effekten av filtertappene.