Pasīvo LC filtru (LPF un HPF) uzbūves vispārējais princips
Ja ķēdē ir nepieciešams nomākt maiņstrāvas ar noteiktu frekvenču spektru, bet tajā pašā laikā efektīvi izvadīt strāvas ar frekvencēm virs vai zem šī spektra, var būt noderīgs pasīvais LC filtrs uz reaktīvajiem elementiem - zemas caurlaidības filtrs. zemas caurlaidības filtrs (ja nepieciešams efektīvā svārstību pāreja ar frekvenci zem iestatītās) vai augstas caurlaidības filtrs HPF (ja nepieciešams, efektīvā svārstību pāreja ar frekvenci, kas ir augstāka par iestatīto).
Šo filtru uzbūves princips ir balstīts uz induktoru un kondensatoru īpašībām maiņstrāvas ķēdēs izturēties atšķirīgi.
Ir labi zināms, ka induktīvā pretestība spoles ir tieši proporcionāls caur to plūstošās strāvas frekvencei, tāpēc, jo lielāka ir caur spoli plūstošās strāvas frekvence, jo lielāka reaktivitāte tas parāda šo strāvu, tas ir, vairāk palēnina maiņstrāvu augstākās frekvencēs un vieglāk laiž cauri zemākām frekvencēm.
Kondensators — gluži pretēji, jo augstāka ir strāvas frekvence, jo vieglāk šī maiņstrāva caur to iekļūst, un jo zemāka ir strāvas frekvence, jo lielāks šķērslis strāvai ir šis kondensators. Shematiski zemas caurlaidības un augstfrekvences filtri ir L-veida, T-veida un U-veida (vairāku krustojumu).
L-veida LC filtrs
L veida filtrs ir elementārs elektroniskais filtrs, kas sastāv no spoles ar induktivitāti L un kondensatora kapacitāti C. Šādas ķēdes frekvences reakcija ir atkarīga no divu elementu (L un C) savienojuma secības attiecībā pret punktu, kur tiek pielietots filtrēts signāls un L un C vērtībām ...
Praksē L un C vērtības tiek izvēlētas tā, lai to pretestība darba frekvenču diapazonā būtu aptuveni 100 reizes mazāka par slodzes pretestību, lai ievērojami samazinātu pēdējās manevrēšanas efektu uz filtra frekvences reakciju. .
Frekvenci, pie kuras filtram pievadītā signāla amplitūda samazinās līdz 0,7 no sākotnējās vērtības, sauc par robežfrekvenci. Ideālam filtram ir stāva vertikāla novirze.
Tātad, atkarībā no induktora L un kondensatora C savienojuma secības attiecībā pret signāla avotu un neitrālu kopni, jūs iegūstat augstfrekvences filtru - HPF vai zemas caurlaidības filtru - LPF.
Faktiski šīs ķēdes ir sprieguma dalītāji, un dalītāja rokās ir uzstādīti reaktīvie elementi, kuru pretestība maiņstrāvai ir atkarīga no frekvences.
Šeit jūs varat viegli aprēķināt sprieguma kritumu katrā no filtra elementiem, ņemot vērā, ka pie izslēgšanas frekvences sprieguma kritumam filtra izejā jābūt vienādam ar 0,7 no ieejas sprieguma amplitūdas.Tas nozīmē, ka attiecībai starp reaģentiem jābūt 0,3 / 0,7 - pamatojoties uz šo attiecību, tiek aprēķināts separators, kas veido filtru.
Kad slodzes ķēde ir atvērta, zemas caurlaidības filtros, kad ieejas signāla frekvence pārsniedz filtra LC ķēdes rezonanses frekvenci, izejas amplitūda sāk strauji samazināties. Augstfrekvences filtros, kad ieejas signāla frekvence nokrītas zem filtra LC ķēdes rezonanses frekvences, sāk kristies arī izejas amplitūda. Praksē LC filtrus kā tādus neizmanto bez slodzes.
T-veida LC filtrs
Lai vājinātu filtra manevrēšanas efektu uz aiz tā pievienotajām jutīgajām ķēdēm, tiek izmantoti T veida filtri. Šeit L veida savienojumam tiek pievienots papildu reaktīvs elements tā izejas pusē.
L-veida LC filtram praktiski aprēķinātā jauda vai induktivitāte tiek aizstāta ar identisku elementu pāra virknes savienojumu tā, lai to kopējā pretestība būtu vienāda ar aprēķināto elementu, kas tiek aizstāts ar šo pāri (tie liek divas induktivitātes puses vai divi kondensatori, kuru jauda ir divreiz lielāka).
U-veida LC filtrs
L-veida savienojumam pievienojot papildu elementu, bet ne aizmugurē, bet gan priekšpusē, tiek iegūts U veida filtrs. Šī shēma vairāk novirza ievades avotu. Šeit pievienotais elements ir puse no aprēķinātās kapacitātes L-savienojumam (kas ir vienkārši sadalīta divos kapacitatīvos elementos) vai divreiz lielāka induktivitātes vērtība, kas tagad iegūta, savienojot divas spoles paralēli.
Jo vairāk savienojumu ir filtrā, jo precīzāka būs filtrēšana.Rezultātā lielākajai slodzes amplitūdai būs frekvence, kas šim filtram būs vistuvākā tā rezonanses frekvencei (nosacījums, ka savienojuma induktīvā komponente ir vienāda ar šo tā kapacitatīvās komponentes frekvenci), pārējā spektrs tiks nomākts.
Daudzlīmeņu filtru izmantošana ļauj ļoti precīzi atdalīt vēlamās frekvences signālu no trokšņainā signāla. Pat ja amplitūda pie robežfrekvences ir salīdzinoši maza, pārējo diapazonu nomāc filtra krānu vispārējais efekts.