필터는 신호의 원치 않는 모든 주파수를 재 형성, 수정 및 거부하는 데 사용되는 회로의 한 종류로 정의 할 수 있습니다. 이상적인 RC 필터는 주파수에 따라 입력 신호 (정현파)를 분할하고 통과하도록 허용합니다. 일반적으로 저주파 (<100 kHz) applications, passive 필터 저항 및 커패시터 구성 요소를 사용하여 구성됩니다. 그래서 그것은 패시브 RC 필터 . 마찬가지로 고주파 (> 100kHz) 신호의 경우 수동 필터는 저항-인덕터-커패시터 구성 요소로 설계 할 수 있습니다. 따라서 이러한 회로는 수동 RLC 회로 . 이러한 필터는 통과하도록 허용 한 신호의 주파수 범위에 따라 호출됩니다. 일반적으로 다음과 같은 세 가지 필터 설계가 사용됩니다. 저역 통과 필터, 하이 패스 필터 , 및 대역 통과 필터 . 이 기사에서는 저역 통과 필터에 대한 개요를 설명합니다.
로우 패스 필터 란 무엇입니까?
그만큼 저역 통과 필터의 정의 또는 LPF는 선호하는 차단 주파수보다 높은 주파수로 감쇠 할뿐만 아니라 낮은 주파수로 신호를 전달하는 데 사용되는 필터의 한 종류입니다. 그만큼 저역 통과 필터 주파수 응답 주로 저역 통과 필터 설계 . 이러한 필터는 여러 형태로 존재하며 더 부드러운 유형의 신호를 제공합니다. 설계자는 이러한 필터를 단일 대역폭뿐만 아니라 임피던스가있는 프로토 타입 필터처럼 자주 사용합니다.
선호하는 임피던스와 대역폭의 균형을 맞추고 선호하는 대역 유형으로 변경하여 샘플에서 선호하는 필터를 획득합니다. 저역 통과 (LPF), 고역 통과 (HPF) , 대역 통과 (BPSF) 또는 대역 정지 (BSF).
1 차 저역 통과 필터
1 차 LPF가 그림에 표시됩니다. 이 회로는 무엇입니까? 간단한 통합 자. 통합자는 LPF의 기본 구성 요소입니다.
1 차 저역 통과 필터
취하다 Z1 = 1 / 𝑗⍵𝐶1
V1 = Vi * 𝑍1 / 𝑅1 + 𝑍1 = Vi (1 / 𝑗⍵𝐶1) / 𝑅1 + (1 / 𝑗⍵𝐶1)
= Vi 1 / 𝑗𝜔𝐶1𝑅1 + 1
= Vi 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1
여기 s = j⍵
저역 통과 필터 전달 함수 이다
𝑉1 / 𝑉𝑖 = 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1
출력은 주파수에 반비례하여 감소 (감쇠)합니다. 주파수가 두 배가되면 출력은 절반입니다 (주파수가 두 배가 될 때마다 6dB, 그렇지 않으면 옥타브 당 6dB). 이것은 1 차 LPF이며 롤오프는 옥타브 당 -6dB입니다.
2 차 저역 통과 필터
그만큼 2 차 저역 통과 필터 그림에 나와 있습니다.
2 차 저역 통과 필터
취하다 Z1 = 1 / 𝑗⍵𝐶1
V1 = Vi 𝑍1 / 𝑅1 + 𝑍1
Vi * (1 / 𝑗⍵𝐶1) / 𝑅1 + (1 / 𝑗⍵𝐶1)
Vi 1 / 𝑗𝜔𝐶1𝑅1 + 1
= Vi 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1
여기 s = j⍵
저역 통과 필터 전달 함수
𝑉1 / 𝑉𝑖 = 1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1
취하다 Z2 = 1 / 𝑗⍵𝐶1
V1 = Vi 𝑍2 / 𝑅2 + 𝑍2
Vi * (1 / 𝑗⍵𝐶2) / 𝑅2 + (1 / 𝑗⍵𝐶2)
Vi 1 / 𝑗𝜔𝐶2𝑅2 + 1
= Vi 1 / 𝑠𝐶2𝑅2 + 1
Vi (1 / 𝑠𝐶1𝑅1 + 1) * (1 / 𝑠𝐶2𝑅2 + 1)
= 1 / (𝑠2𝑅1𝑅2𝐶1𝐶2 + 𝑠 (𝑅1𝐶1 + 𝑅2𝐶2) +1)
따라서 전달 함수는 2 차 방정식입니다.
𝑉𝑜 / 𝑉𝑖 = 1 / (𝑠2𝑅1𝑅2𝐶1𝐶2 + 𝑠 (𝑅1𝐶1 + 𝑅2𝐶2) +1)
출력은 주파수의 제곱으로 역으로 감소 (감쇠)합니다. 주파수가 두 배로 출력되면 c1 / 4th입니다 (주파수가 두 배가 될 때마다 12dB 또는 옥타브 당 12dB). 이것은 2 차 저역 통과 필터이며 롤은 옥타브 당 -12dB입니다.
그만큼 저역 통과 필터 보드 플롯 아래에 나와 있습니다. 일반적으로 저역 통과 필터의 주파수 응답은 Bode 플롯의 도움으로 표시되며이 필터는 차단 주파수와 주파수 롤오프 속도로 구별됩니다.
연산 증폭기를 사용한 저역 통과 필터
연산 증폭기 또는 연산 증폭기 인덕터를 사용하지 않고 매우 효율적인 저역 통과 필터를 공급합니다. 연산 증폭기의 피드백 루프는 필터의 기본 요소와 통합 될 수 있으므로 인덕터를 제외한 필수 구성 요소를 사용하여 고성능 LPF를 쉽게 형성 할 수 있습니다. 그만큼 연산 증폭기의 응용 LPF는 다양한 영역에서 사용됩니다. 전원 공급 장치 의 출력에 DAC (디지털-아날로그 변환기) 앨리어스 신호 및 기타 애플리케이션을 제거합니다.
연산 증폭기를 사용하는 1 차 활성 LPF 회로
그만큼 회로도 단극 또는 일차의 액티브 로우 패스 필터 아래에 나와 있습니다. 회로 연산 증폭기를 사용한 저역 통과 필터 용도 축전기 피드백 저항을 통해. 이 회로는 피드백 레벨을 향상시키기 위해 주파수가 증가하면 커패시터의 무효 임피던스가 떨어질 때 효과가 있습니다.
연산 증폭기를 사용하는 1 차 저역 통과 필터
이 필터의 계산은 커패시터 리액턴스가 저항의 저항과 같을 수있는 주파수에서 작업하여 수행 할 수 있습니다. 이것은 다음 공식을 사용하여 얻을 수 있습니다.
Xc = 1 / π f C
여기서 'Xc'는 옴 단위의 용량 성 리액턴스입니다.
‘π’는 표준 문자이고이 값은 3.412입니다.
‘f’는 주파수 (단위 -Hz)입니다.
‘C’는 커패시턴스 (단위-파라 드)입니다.
이러한 회로의 대역 내 이득은 커패시터의 효과를 제거하여 간단한 방법으로 계산할 수 있습니다.
이러한 유형의 회로는 높은 주파수에서 게인 내 감소를 제공하는 데 도움이 될뿐만 아니라 각 옥타브에 대해 6dB의 롤오프를위한 궁극적 인 속도를 제공합니다. 즉, 주파수의 각 반복에 대해 o / p 전압이 분할됩니다. 따라서 이러한 종류의 필터는 1 차 또는 단극 저역 통과 필터로 명명됩니다.
연산 증폭기를 사용하는 2 차 활성 LPF 회로
사용하여 연산 증폭기 , 서로 다른 게인 레벨과 롤오프 모델로 광범위한 필터를 설계 할 수 있습니다. 이 필터는 대역폭 응답과 단일 이득을 제공합니다.
연산 증폭기를 사용하는 2 차 활성 LPF 회로
회로 값 계산은 다음의 응답에 대해 복잡하지 않습니다. 버터 워스 저역 통과 필터 & 단결 이득. 이러한 회로에는 상당한 감쇠가 필요하며 커패시터와 저항의 비율 값이이를 결론지었습니다.
R1 = R2
C1 = C2
f = 1 – √4 π R C2
값을 선택하는 동안 저항 값이 10 킬로 옴에서 100 킬로 옴 사이의 영역으로 떨어지도록합니다. 이것은 회로의 o / p 임피던스가이 섹션의 주파수 및 외부 값에 의해 증가하면 동작을 변경할 수 있으므로 가치가 있습니다.
저역 통과 필터 계산기
RC의 경우 저역 통과 필터 회로 , 저역 통과 필터 계산기 크로스 오버 주파수를 계산하고 저역 통과 필터 그래프 보드 플롯이라고합니다.
예를 들면 :
저역 통과 필터 전달 함수는 회로의 저항과 커패시터 값을 알고있는 경우 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
Vout (s) / Vin (s) + 1 / CR / s + 1 / CR
주어진 저항의 주파수 값과 커패시터 값을 계산합니다.
fc = 1/2 πRC
LPF 파형
저역 통과 필터 애플리케이션
저역 통과 필터의 응용 프로그램은 다음과 같습니다.
- 저역 통과 필터는 스피커의 오디오 주파수를 대역 제한 음성 대역 신호로 변환하기 위해 전화 시스템에 사용됩니다.
- LPF는 회로에서 '노이즈'로 알려진 고주파 신호를 필터링하는 데 사용됩니다. 신호가이 필터를 통과하면 대부분의 고주파 신호가 제거되고 명백한 노이즈가 생성 될 수 있습니다.
- 저역 통과 필터 이미지 처리 이미지 향상을 위해
- 때때로 이러한 필터는 오디오 응용 프로그램으로 인해 고음 컷 또는 하이 컷으로 알려져 있습니다.
- 저역 통과 필터는 RC 회로에 사용됩니다. RC 저역 통과 필터 .
- LPF는 적분기 RC 회로처럼
- Multi-rate DSP에서 Interpolator를 실행하는 동안 LPF는 Anti – Imaging Filter로 사용됩니다. 마찬가지로 데시 메이터를 실행할 때이 필터는 앤티 앨리어싱 필터로 사용됩니다.
- 저역 통과 필터는베이스 밴드 신호의 효율적인 응답을 위해 수퍼 헤테로 다인과 같은 수신기에 사용됩니다.
- 저역 통과 필터는 인체에서 나오는 의료 기기의 신호에 사용되며 전극을 사용한 테스트는 주파수가 적습니다. 따라서 이러한 신호는 원치 않는 주변 소리를 제거하기 위해 LPF를 통해 흐를 수 있습니다.
- 이 필터는 듀티 사이클 진폭의 변환과 위상 고정 루프의 위상 검출에 사용됩니다.
- LPF는 AM 라디오에서 다이오드 감지기가 AM 변조 중간 주파수 신호를 오디오 신호로 변경하는 데 사용됩니다.
따라서 이것은 저역 통과 필터 . 연산 증폭기 기반 LPF의 설계는 설계가 간단 할뿐만 아니라 다양한 유형의 필터를 사용하는 더 복잡한 설계도 가능합니다. 더 많은 애플리케이션을 위해 LPF는 뛰어난 성능을 제공합니다. 저역 통과 필터의 주요 기능은 무엇입니까?
