Обратите внимание! Трёхпроводная сеть питания может подвергаться возникновению помех на участках фаза – ноль, земля – фаза, земля – ноль. Эффективное подавление таких негативных явлений осуществляется нормальным стандартным заземлением СФ.

Пути улучшения схемы фильтра

Существует множество вариантов улучшения схемы сетевого фильтра. Один из них отличается остроумием и позволяет существенно экономить потребляемую электроэнергию. Суть метода заключается в следующем:

1. Вскрывают корпус многоразъёмного СФ удлинителя.
2. Одну из токоведущих шин разрезают.
3. Отрезки соединяют с 5 вольтовым реле, рассчитанным на коммутацию тока 3А, 250 в.
4. Два других контакта реле соединяют проводами с USB разъёмом на конце.
5. Разъём подключают к USB входу телевизора.

В результате получается управляемая система питания, состоящая из ТВ, цифровой приставки и блока питания спутниковой антенны. Если ранее при выключении телевизора все части системы оставались в режиме ожидания, то с модернизированным фильтром они полностью отключаются. Стоит с пульта включить телеприёмник, как все коммутированные приборы тоже приводятся в действие и наоборот.

Дополнительная информация. Различные модернизированные СФ всегда можно найти на радиорынке, но стоят они довольно дорого. Поэтому намного выгоднее сделать усовершенствование устройства своими руками.

В другом случае идут по пути добавления в СФ LC-фильтра, который, помимо гашения помех от сети, понижает взаимно возникающие электрические помехи от подключённых потребителей.

Штатный варистор (470 в) часто не вызывает срабатывание автоматического предохранителя. Его меняют на аналогичное устройство, рассчитанное на напряжение 620 в. Это позволяет подавлять помехи от работающей стиральной машины, пылесоса и другой мощной электротехники.

Домашние мастера оснащают сетевые фильтры-удлинители звуковой сигнализацией. При превышении в сети уровня напряжения 280 в фильтр оповещает об этом сигналом.

Сетевой фильтр с 2-х обмоточным дросселем

СФ на основе дросселя с двумя обмотками применяют для чувствительной аудиотехники. Звуковые колонки чутко реагируют на помехи сетевого питания. Если таковые возникают, то динамики искажают звук и испускают посторонний фоновый шум. Радиоаппаратура, подключённая к сети через СФ с 2-х обмоточной катушкой, защищена от таких помех.

Схему собирают на отдельной печатной плате. Потребуются несколько конденсаторов и самодельный дроссель. Его изготавливают следующим образом:

1. Кольцо из феррита марки НМ с показателем магнитной проницаемости от 400 до 3000 можно взять из старой электротехники.
2. Магнитопровод оборачивают тканью и покрывают лаком.
3. Для обмотки применяют провод марки ПЭВ. Его площадь сечения зависит от величины нагрузки. Мощные потребители требуют существенного увеличения этого параметра.
4. Намотку ведут двумя проводами в разных направлениях.
5. Делают 10, 12 оборотов каждого проводника.
6. Конденсаторы устанавливают в начале и конце схемы. Они должны выдерживать напряжение до 400 в.

СФ с 2-х обмоточным дросселем

Обмотки катушки индуктивности включаются в последовательном порядке. Поэтому магнитные поля катушки взаимно поглощаются. При прохождении тока высокой частоты резко возрастает сопротивление дросселя. Ёмкости поглощают и закорачивают помехи.

Печатную плату помещают в отдельный металлический корпус. В крайнем случае схему отгораживают металлическими бортиками. Это делается с целью исключения дополнительных помех от блуждающих электромагнитных полей.

С каждым новым поколением электронного оборудования предъявляются повышенные требования к качественным характеристикам сетевого тока. Чтобы не заниматься ремонтом чувствительной электроники, нужно обязательно подключать её через сетевые фильтры. Если фильтровать ток нужно для небольшого количества потребителей, то можно пойти по экономному пути и изготовить сетевой фильтр своими руками.

Видео

Сетевые фильтры Pilot и APC. Схемы

материалы в категории

Схемы сетевых фильтров Pilot и APC

Сетевой фильтр предназначен для защиты цепей электропитания компьютеров, перифери и другой электронной аппаратуры от импульсных перенапряжений и выбросов тока, возникающих в результате коммутации и работы промышленного оборудования высокочастотных помех, распространяющихся по сетям электропитания импульсных перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов.

Схема сетевого фильтра Pilot L

Технические данные сетевого фильтра Pilot L

Номинальное напряжение/частота...........................220 В/50-60 Гц
Суммарная мощность нагрузки..............................2,2 кВт
Номинальный ток нагрузки.................................10А
Ослабление импульсных помех
Импульсы 4 кВ, 5/50 нс...................................не менее 10 раз
Импульсы 4 кВ, 1/50 мкс..................................не менее 4 раз
Ток помехи, выдерживаемый ограничителем..................не менее 2.5 кА
Макс. поглощаемая энергия................................80 Дж
Уровень ограничения напряжения при токе помехи 100 А.....700 В
Ослабление высокочастотных помех
0,1 МГц..................................................5 дБ
1 МГц....................................................10 дБ
10 МГц ..................................................30 дБ
Потребляемая мощность(не более)..........................2 ВА

Схема сетевого фильтра Pilot Pro

 Технические данные сетевого фильтра Piliot Pro

Номинальное напряжение/частота...........................220 В/50-60 Гц
Суммарная мощность нагрузки..............................2,2 кВт
Номинальный ток нагрузки.................................10А
Ослабление импульсных помех
Импульсы 4 кВ, 5/50 нс...................................не менее 30 раз
Импульсы 4 кВ, 1/50 мкс..................................не менее 6 раз
Ток помехи, выдерживаемый ограничителем..................не менее 8 кА
Макс. поглощаемая энергия................................300 Дж
Уровень ограничения напряжения при токе помехи 100 А.....600 В
Ослабление высокочастотных помех
0,1 МГц..................................................20 дБ
1 МГц....................................................40 дБ
10 МГц ..................................................20 дБ
Потребляемая мощность(не более)..........................15 ВА

фильтр сетевой APC E25-GR схема

Основное отличие фильтра: вместо конденсатора [1мкФ 250В] установлен конденсатор [0,33мкФ 275В].
В качестве сердечника у катушек вместо воздуха используется ферритовый стержень, у каждой катушки свой. Оси катушек взаиморасположены под углом 90 градусов. Уменьшение емкости - в 3 (три !) раза меньше потребляемая мощность в сравнении с Pilot Pro. Ещё добавили схему детектора защитного заземления.

Основные технические данные сетевого фильтра APC E25-GR

Номинальное напряжение/частота...........................220-240V ,50-60 Гц
Суммарная мощность нагрузки..............................2,2 кВт
Номинальный ток нагрузки.................................10А
Пропускаемое напряжение 
(режим “фаза – ноль” при напряжении 6 кВ – 
категория А, тест кольцевой волны)......................<15%
Ток помехи, выдерживаемый ограничителем..................не менее 40кА
Макс. поглощаемая энерги ( один 10х 100мкс импульс)......1400Дж
Уровень ограничения напряжения при токе помехи 100 А.....600 В
Фильтрация радиочастотных и электромагнитных помех
(режим “фаза – ноль”, 100 кГц-10 МГц)....................20-70 дБ
Потребляемая мощность(не более)..........................6 ВА

как сделать по схеме помехоподавляющий фильтр 220 В для аудиотехники? Инструкция по сборке фильтра из доступных деталей

На сегодняшний день практически в каждом доме есть предмет, который большинство из нас называет просто удлинителем. Хотя его корректное название звучит, как сетевой фильтр. Этот предмет позволяет нам подключить в розетку электропитания различного рода технику, которую по каким-то причинам мы не можем переместить ближе к источнику электричества, а родного кабеля устройства просто не хватает по длине. В этой статье попытаемся разобраться, как сделать простой сетевой фильтр своими руками.

Устройство

Если говорить об устройстве такой вещи, как сетевой фильтр, то следует сказать, что он может относиться к одной из 2 категорий:

• стационарно-многоканальной;
• встроенной.

В целом схема обычного сетевого фильтра, рассчитанного на напряжение в 220 В, будет стандартной и в зависимости от типа устройства может лишь чуть-чуть отличаться.

Если говорить о встроенных моделях, то их особенностью является то, что контактные платы таких фильтров будут часть внутреннего устройства электронного оборудования.

Такие платы имеет и другая техника, что относится к категории сложных. Такие платы обычно состоят из следующих компонентов:

• конденсаторы добавочного типа;
• индукционные катушки;
• дроссель тороидального типа;
• варистор;
• предохранитель термического типа;
• VHF-конденсатор.

Варистором является резистор, что имеет переменное сопротивление. Если нормативный порог напряжения в 280 вольт превышается, то его сопротивление снижается. Причем оно может снизиться не в один десяток раз. Варистор по своей сути представляет предохранитель от импульсного перенапряжения. А стационарные модели обычно отличаются тем, что имеют несколько розеток. Благодаря этому появляется возможность подключить через сетевой фильтр к электрической сети несколько моделей электрической техники.

Кроме того, все сетевые фильтры оснащены LC-фильтрами. Такие решения применяются для аудиотехники. То есть такой фильтр – помехоподавляющий, что для аудио и работы с ним будет крайне важно. Также сетевые фильтры иногда оснащаются термическими предохранителями, что позволяют предотвратить появление скачков напряжения. Иногда в ряде моделей используются одноразовые предохранители плавкого типа.

Как сделать?

Чтобы сделать максимально простой сетевой фильтр, потребуется иметь самую обычную переноску на несколько розеток со шнуром сетевого типа. Изделие делается очень просто. Для этого потребуется раскрыть корпус удлинителя, после чего осуществить припаивание сопротивления необходимого номинала в зависимости от модели удлинителя и катушки индуктивности. После этого обе ветки должны быть соединены при помощи конденсатора и сопротивления. А между розетками должен быть установлен специальный конденсатор – сетевой. Данный элемент, кстати, не является обязательным.

Его устанавливают в корпус устройства лишь тогда, когда в нем присутствует для этого достаточно пространства.

Также можно сделать модель сетевого фильтра с дросселем из пары обмоток. Такой прибор будет применяться для аппаратуры, что имеет высокую чувствительность. Например, для аудиотехники, что довольно сильно реагирует даже на малейшие помехи в электрической сети. В результате динамики выдают звук с искажениями, а также посторонними фоновыми шумами. А сетевой фильтр такого типа дает возможность решить данную проблему. Сборку устройства лучше будет делать в удобном корпусе на плате печатного типа. Она выполняется так:

• для наматывания дросселя следует применять кольцо из феррита марки НМ, проницаемость которого находится в диапазоне 400-3000;
• теперь его сердечник следует заизолировать при помощи ткани, после чего покрыть лаком;
• для обмотки следует применить ПЭВ-кабель, диаметр которого будет зависеть от нагрузочной мощности, для начала подойдет вариант кабеля в диапазоне 0,25 – 0,35 миллиметров;
• обмотку следует осуществлять одновременно 2 кабелями в разных направлениях, каждая катушка будет состоять из 12 витков;
• при создании такого фильтра следует применять емкости, рабочее напряжение которых составляет где-то 400 Вольт.

Тут следует добавить, что дроссельные обмотки включены последовательно, что приводит к взаимопоглощению полей магнитного типа.

Когда ВЧ ток проходит через дроссель, то увеличивается его сопротивление, а благодаря конденсаторам осуществляется поглощение и закорачивание нежелательных импульсов. Теперь остается печатную плату установить в корпус, выполненный из металла. В случае если вы решили использовать корпус, выполненный из пластика, в него потребуется вставить металлические пластины, что даст возможность избежать возникновения лишних помех.

Также можно сделать специальный сетевой фильтр для питания радиоаппаратуры. Такие модели нужны для техники, что имеет импульсные блоки питания, которые являются крайне чувствительным к возникновению различного рода явлений в электросети. Например, такая аппаратура может пострадать, если в электросеть 0,4 кВ попадает молния. В данном случае схема будет практически стандартной, просто уровень подавления сетевых помех будет выше. Тут силовые линии будут должны быть выполнены из медного провода с изоляцией из поливинилхлорида сечением 1 квадратный миллиметр.

В данном случае можно применять обычные МЛТ-резисторы. Здесь также должны быть применены специальные конденсаторы.

Один должен быть рассчитан на напряжение постоянного типа емкостью 3 киловольта и иметь емкость около 0,01 мкФ, а второй с такой же емкостью, но рассчитанный на напряжение 250 В переменного тока. Также здесь будет присутствовать 2-обмоточный дроссель, что должен быть сделан на ферритовом сердечнике с проницаемостью 600 и диаметром 8 миллиметров и длиной около 7 сантиметров. Каждая обмотка должен иметь 12 витков, а остальные дроссели должны быть сделаны на броневых сердечниках, каждый из которых будет иметь по 30 витков кабеля. В качестве разрядника можно применить варистор на напряжение 910 В.

Меры предосторожности

Если говорить о мерах предосторожности, то для начала следует вспомнить о том, что самодельный сетевой фильтр, который вам хочется собрать из доступных деталей – это довольно-таки сложный технический прибор. И без знаний в области электроники, причем довольно обширных, правильно сделать его попросту невозможно. Кроме того, все работы по созданию или доработке уже существующего устройства должны вестись исключительно с соблюдением всех мер безопасности. Иначе высок риск поражения электрическим током, что может быть не только опасно, но и смертельно.

Тут следует помнить, что конденсаторы, применяющиеся для создания сетевых фильтров, рассчитаны на довольно высокое напряжение.

Это позволяет им производить накопление остаточного заряда. По этой причине получить удар током человек может даже после того, как устройство было полностью отключено от электрической сети. Поэтому при работе обязательно должно присутствовать параллельно включенное сопротивление. Еще одним важным моментом будет то, что перед работой с паяльником следует удостовериться в том, что все элементы сетевого фильтра находятся в исправном состоянии. Для этого следует использовать тестер, которым необходимо замерить основные характеристики и сравнить их с теми значениями, которые заявлены.

Последний важный момент, о котором не будет лишним сказать, состоит в том, что не следует допускать пересечения кабелей, особенно в местах, где потенциальный нагрев может быть очень большим. Например, речь идет об оголенных контактах, а также резисторах сетевого фильтра. Да и не будет лишним убедиться перед тем, как включать устройство в сеть, что не будет никаких замыканий. Это можно осуществить при помощи прозвонки тестером. Как можно убедиться, сделать сетевой фильтр своими руками возможно. Но для этого следует четко знать, какие действия вы осуществляете и иметь определенные знания в области электроники.

Как встроить сетевой фильтр в обычную переноску смотрите далее.

Схема и конструкция простого сетевого фильтра для радиоаппаратуры

Приведена принципиальная схема простого сетевого фильтра, который поможет защитить от помех радиоэлектронную аппаратуру с питанием от сети переменного тока.

Фильтр состоит из двух конденсаторов и дросселя. Схема очень простая, но тем не менее ее работоспособность во многом зависит от правильности изготовления дросселя 1-2-3-4.

Рис. 1. Схема простейшего сетевого фильтра для защиты от помех.

Рис. 2. Ферритовые кольца для изготовления дросселя.

Обмотки 1-2, 3-4 дросселя содержат по 15 витков провода МГТФ (провод во фторопластовой изоляции). Можно применить и обычный эмалированный провод диаметром 0,25 - 0,35мм.

Рис. 3. Как намотать дроссель для сетевого фильтра.

Берем ферритовое кольцо кольцо с диаметром примерно 20 мм, мотаем на него две обмотки в разные стороны и в разном направлении до встречи на другой половине кольца. Принцип намотки показан на рисунке 3. Таким образом обмотки получаются намотаны в разную сторону и каждая на своей половинке ферритового кольца.

Конденсаторы в схеме должны быть рассчитаны на напряжение 400В и больше.

Более совершення схема сетевого фильтра представлена на рисунке 2, здесь предполагается что вместе с питанием 220В у нас есть еще провод заземления. Также присутствует включатель S1 и предохранитель F1, которые служат для включения-отключения питания и защиты от перегрузки по току в нагрузке.

Рис. 2. Схема более совершенного самодельного сетевого фильтра.

Дроссель изготавливаем по такому же принципу, как и для схемы на рисунке 1. Диаметр провода для дросселя, а также ток для предохранителя и мощность переключателя нужно выбрать исходя из потребляемой мощности в нагрузке.

Изготовив простой фильтр на основе дросселя и конденсаторов можно значительно снизить количество помех.Если же нужна более хорошая фильтрация то придется обратиться к более сложным схемам фильтров с несколькими звеньями фильтрации.

RadioStorage.net.

Универсальный сетевой фильтр и его конструкция

Универсальный сетевой фильтр и его конструкция

  Включив однажды в одну сетевую розетку радиоприемник "ВОЛНА-К" и компьютер "Пентагон-128" с дисководом и блоком питания, обнаружилось, что эти устройства оказались плохо совместимыми. Вся компьютерная техника выдавала мощный и широкий спектр радиопомех, так что бедняжка "ВОЛНА" ревела практически в любой точке диапазона от 12 кГц до 23,5 МГц. Помехи были и на TV. Все это и навело на мысль сделать и установить сетевой фильтр, что не помешало бы и в случае эксплуатации любительской радиостанции, но все откладывалось "на потом". Спектр помех был очень широк и решение пришло по аналогии с анодным дросселем в выходном каскаде лампового усилителя мощности. Прикинув коэффициент полезного действия [1] для разных частот, я понял - фильтр должен быть трехсекционным.

  Классический вариант [2] на ферритовом кольце, рис.1 при намотке 10 витков на магнитопроводе 600НН К32х16х6 или 400НН К40х25х7,5 и конденсаторах С1 ... С4 = 0,01 мкФ показал худшие результаты. Возможно, из-за малой емкости конденсаторов, которая должна быть как минимум на порядок больше 0,1 ... 0,22 мкФ.

  Найти проходные (высокочастотные) конденсаторы такой емкости мне не удалось. Максимальная емкость конденсаторов КТП-3 0,015 мкФ. Бумажные проходные конденсаторы имеют большие величины емкостей, но позволяют эффективно подавлять в основном низкочастотные помехи бытового и промышленного происхождения, проникающие в радиоприемник из сети переменного тока.

  Поэтому потребовалось сделать сделать универсальный сетевой фильтр, который бы не пропускал высокочастотные помехи из сети в радиоприемник или трансивер при приеме и, наоборот, в электрическую есть при передаче. Схема сетевого фильтра приводится на рис.2.

  В фильтре используются конденсаторы С1 ... С4, С9 ... С12 - КПБ - 0,022 мкФ - 500 В С5 ... С8, С13 ... С14 - КТП-3 - 0,015 мкФ - 500 В (керамические, красного цвета с резьбой М8 - 0,75). Как видно из схемы, керамические и бумажные проходные конденсаторы включены попарно-параллельно. "Неонка" VL1 -индикатор включения фильтра в сеть. Дроссели L1 и L1' намотаны обычным двойным сетевым проводом, в изоляции (например, от сгоревшего паяльника) на семи, сложенных вместе плоских ферритовых стержнях для магнитной антенны. Общее сечение магнитопровода 4,2 см². Стержни плотно уложены друг на друга и обмотаны тремя слоями лакоткани. Поверх нее намотана обмотка, содержащая семь витков. Получившийся элемент больше похож на проходной трансформатор, чем на дроссель, рис.3.

  Дроссели L1 и L1' можно намотать и на ферритовом кольце проницаемостью 400 - 2000 НН. Его поперечное сечение выбирается из расчета 0,25 см² на 100 Вт, потребляемой из сети мощности, с целью избежать подмагничивания из-за асимметрии сетевого напряжения. Данные по сечению магнитопровода приводятся с некоторым запасом. В нашем случае мощность равна максимальной (по сечению) и составляет Pmax = 4,2 * 100 / 0,25 = 1680 Вт

  Дроссели L2 - 2' и L3 - 3' намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм. Максимальный ток определяется по формуле Imax = d² j / 1,28 (A) где d - диаметр провода в мм, j - плотность тока в А/мм², которую можно принять 4...6 А/мм².

  При плотности тока 4,5 А/мм² максимальный ток составит Jmax = 1,5² 4,5 / 1,28 = 7,91 A

  Можно допустить, что мощность фильтра может достигать 2000 Вт, так как он рассчитан с некоторым запасом. Для обычной работы такая мощность вряд ли потребуется, но фильтр изготовлен на все случаи жизни.

  Дроссели L2 - 2' намотаны на керамических стержнях диаметром 12 мм и длиной 115 мм до полного заполнения. Дроссели L3 - 3' - бескаркасные, содержат по 9 витков и намотаны с шагом для уменьшения межвитковой емкости и лучшей защиты от самых высокочастотных наводок на оправке диаметром 10 мм и длиной 41 мм.

  Сетевой фильтр, состоит из трех секций, каждая из которых с некоторым перекрытием работает в определенной области частот - L3 - 3' в области высоких частот, L2 - 2' в области средних частот, L1 и L1' в области низких частот. В целом же, в работе принимают участие все секции фильтра совместно.

  Эскиз фильтра приведен на рис.4. Конструктивно фильтр собран в трех экранированных секциях, которые помещаются в металлический корпус 190х190х70 мм. Дроссели, находящиеся в соседних секциях, соединяются через проходные конденсаторы, установленные на вертикальных перегородках. Крепление дросселей осуществляется при помощи стоек из оргстекла толщиной 10 мм, в котором высверливают иди растачивают соответствующие отверстия.

  Для подключения используются разъемы МРН. К нему подводятся сетевые экранированные провода от трансивера и усилителя мощности и, который, обладая распределенной емкостью, дополнительно снижает высокочастотные наводки. Экранирующие оплетки проводов соединяются с клеммой "земля", а сам фильтр (корпус) коротким толстым проводом (оплетка коаксиального кабеля РК-3) заземляется. Фильтр снабжен обычной сетевой розеткой или розетками для подключения бытовой аппаратуры, например, компьютера и блоков его составляющих.

  Качество работы фильтра кратко можно охарактеризовать следующим образом. Радиоприемник "Волна-К" с подключенным компьютером смог принимать любительские радиостанции на комнатную антенну и были слышны лишь отдельные "попискивания" компьютера с уровнями не более 3-5 баллов.

Литература:
1. Ю. Рогинский "Экранирование в радиоустройствах", 1970
2. Журнал "Радио" №10, 1983 г.

А.Кузьменко
RV4LK
Радио - Дизайн №1-98
Источник: shems.h2.ru

Что такое схема фильтра

Что такое схема фильтра

Фактически требуется выпрямитель для производства чистого постоянного тока. источник питания для использования в различных местах электронных схем. Однако выход выпрямителя пульсирует. Это означает, что он содержит как компонент переменного тока, так и постоянный ток. составная часть. Если такой пульсирующий постоянный ток применен в цепи электроники, он будет издавать гудение. Итак, переменный ток Компонент на выходе пульсирующего выпрямителя нежелателен и должен находиться вдали от нагрузки.Для этого используется схема фильтра, удаляющая переменный ток. компонент и допускает только постоянный ток. составная часть .

Схема фильтра - это устройство, удаляющее переменный ток. компонент выхода выпрямителя и допускает только постоянный ток. компонент для достижения нагрузки.

Схема фильтра устанавливается между выпрямителем и нагрузкой, как показано на рис.1 (i)

Рис.1 (i)

Выход выпрямителя Pure D.C. Результат

Рис.1 (ii)

Схема фильтра, как правило, представляет собой комбинацию катушек индуктивности (L) и конденсаторов (C). Фильтрующее действие L и C зависит от основных электрических принципов. Конденсатор C пропускает переменный ток. легко, но не проходит постоянный ток. совсем. С другой стороны, индуктор L противостоит переменному току. но допускает постоянный ток пройти через это. Следовательно, подходящая сеть из L и C может эффективно удалить переменный ток. компонент и допускает только постоянный ток. компонент для достижения нагрузки.

Типы фильтровальных схем

Три наиболее часто используемых схемы фильтра:

1. Конденсаторный фильтр
2. Входной фильтр дросселя
3. Конденсаторный входной фильтр или π-фильтр

Фильтр конденсатора

Принципиальная схема типичного конденсаторного фильтра показана на рис.Форма его входного и выходного сигналов показана на рисунках 2 (ii) и 2 (iii) соответственно.

Рис.2 (i)

Рис. 2 (ii)

Рис.2 (iii)

Схема конденсаторного фильтра состоит из конденсатора C, установленного на выходе выпрямителя параллельно с сопротивлением нагрузки R _L . Пульсирующий постоянный ток. выход выпрямителя подается на конденсатор.

По мере увеличения выходного напряжения выпрямителя он заряжает конденсатор, а также подает ток на нагрузку.В конце четверти цикла, то есть в точке A на рисунке 2 (iii), конденсатор заряжается до пикового значения напряжения выпрямителя, то есть V _m .

Когда напряжение выпрямителя теперь начинает уменьшаться, конденсатор разряжается через нагрузку и напряжение на нем уменьшается. Таким образом, напряжение на R _L также уменьшается. Это показано линией AB на рис. 2 (iii).

Напряжение на нагрузке снизится лишь незначительно, потому что сразу же наступит следующий пик напряжения и перезарядит конденсатор.

Этот процесс повторяется снова и снова, и форма волны выходного напряжения становится ABCDEFG, как показано на рис. 2 (iii).

Мы видим, что на выходе осталось очень мало пульсаций.

Выходное напряжение также выше, так как оно остается практически вблизи пикового значения выходного напряжения выпрямителя.

Преимущества конденсаторного фильтра

1. Схемы конденсаторных фильтров чрезвычайно популярны из-за их низкой стоимости.
2. Эти фильтры очень маленького размера.
3. Имеет небольшой вес.
4. Имеет хорошие характеристики.

Для малых токов нагрузки до 50 мА этот тип фильтра предпочтителен. Он обычно используется в элиминаторах транзисторных батарей радиоприемников.

Дроссельный входной фильтр

На рисунке 3 (i) показана типичная схема входного фильтра дросселя. Выход выпрямителя, который используется в качестве входа для входного фильтра дросселя, показан на рисунке 3 (ii), а выход этой схемы фильтра показан на рисунке 3. (iii).

Рис.3 (i)

Рис. 3 (ii)

Рис.3 (iii)

Схема входного фильтра дросселя состоит из дросселя L, включенного последовательно с выходом выпрямителя, и конденсатора фильтра C, который подключен через сопротивление нагрузки R _L . Здесь, на рис. 3 (i), показана только одна секция фильтра. Но обычно используются несколько одинаковых секций, чтобы максимально эффективно уменьшить пульсации.

Пульсирующий выходной сигнал выпрямителя подается на выводы 1 и 2 схемы фильтра.

Этот пульсирующий выход содержит как переменный ток. и d.c. составная часть.

Как известно, дроссель L имеет высокое сопротивление прохождению переменного тока. компонент и передает постоянный ток. компонент легко.

Так что большая часть переменного тока компонент появляется на дросселе L, в то время как весь постоянный ток компонент проходит через штуцер L по пути к нагрузке.

Это приводит к снижению пульсации на выводе 3, так как большая часть переменного тока теперь блокируются заслонкой L.

На выводе 3 выход выпрямителя содержит d.c. компонент и оставшаяся часть переменного тока. компонент, который проходит через штуцер L.

Теперь конденсатор фильтра пропускает переменный ток. компонент, но противостоит постоянному току. компонент протекать через него.

Следовательно, только постоянный ток компонент достигает нагрузки R _L .

Входной конденсаторный фильтр или π-фильтр

На рис.4 (i) показана принципиальная схема типичного конденсаторного входного фильтра или π-фильтра. На рис. 4 (ii) показан выход выпрямителя, который используется как вход фильтра, и форма выходного сигнала фильтра.

Рис.4 (i)

Рис.4 (ii)

Как мы можем видеть на Рис. 4 (i), форма принципиальной схемы этой схемы фильтра выглядит как π, поэтому она также известна как π-фильтр.

В этой схеме конденсатор фильтра C ₁ подключен к выходу выпрямителя.

Дроссель L включен последовательно, а другой конденсатор фильтра C ₂ подключен к нагрузке.

Здесь отображается только одна секция фильтра, но чаще всего для улучшения сглаживания используется несколько идентичных секций.

Пульсирующий выходной сигнал выпрямителя подается на входные клеммы 1 и 2 фильтра.

Фильтрующее действие трех компонентов, то есть C ₁ , L и C ₂ фильтра, описано ниже.

Конденсатор фильтра C ₁ обеспечивает низкое реактивное сопротивление переменного тока. компонент на выходе выпрямителя, предлагая бесконечное реактивное сопротивление постоянному току. составная часть. Следовательно, конденсатор C ₁ обходит значительную часть a.c. компонент, в то время как постоянный ток Компонент продолжает свой путь к штуцеру L.

Дроссель L имеет высокое сопротивление переменному току. компонент, в то время как он предлагает почти нулевое реактивное сопротивление постоянному току составная часть. Следовательно, это позволяет постоянному току. компонент пропускается через него, в то время как не пропущенный компонент переменного тока блокируется.

Конденсатор фильтра C ₂ шунтирует переменный ток. компонент, который не удалось заблокировать подушкой L.

Следовательно, только постоянный ток Компонент появляется поперек нагрузки R _L .

Sasmita

Привет! Я Сасмита. В ElectronicsPost.com я продолжаю свою любовь к преподаванию. Я магистр электроники и телекоммуникаций. И, если вы действительно хотите узнать обо мне больше, посетите мою страницу «О нас». Узнать больше

Pi - обзор, работа, конструкция, применение и советы по проектированию

обычно используются в силовой и звуковой электронике для подавления нежелательных частот. Существует множество различных типов фильтров, используемых в электронных схемах в зависимости от области применения, но основная концепция всех них одинакова, то есть для удаления нежелательных сигналов. Все эти фильтры можно разделить на два типа - активных фильтров и пассивных фильтров. Активный фильтр использует один или несколько активных компонентов с другими пассивными компонентами, в то время как пассивные фильтры изготавливаются исключительно с использованием пассивных компонентов.Мы уже подробно обсуждали эти фильтры:

В этом руководстве мы изучаем другой новый тип фильтра, называемый фильтром Pi, который очень часто используется в схемах источников питания. Мы уже использовали Pi-Filter в некоторых из наших предыдущих конструкций источников питания, таких как эта схема SMPS 5 В 2 А и схема SMPS 12 В 1 А. Итак, давайте подробно рассмотрим, что это за фильтры и как их создавать.

Pi-фильтр

Pi - это тип пассивного фильтра, который состоит в основном из трех компонентов, кроме традиционных двухэлементных пассивных фильтров.Строительное расположение всех компонентов создает форму греческой буквы Pi (π), отсюда и название Pi section Filter .

В большинстве случаев фильтры Pi используются для применения фильтра нижних частот, но возможна и другая конфигурация. Основными компонентами Pi-фильтра являются конденсатор и катушка индуктивности, что делает его LC-фильтром . В приложении фильтра нижних частот фильтр Pi также называется входным фильтром конденсатора, поскольку конденсатор остается поперек входной стороны в конфигурации нижних частот.

Фильтр Pi как фильтр нижних частот

Фильтр Pi - отличный фильтр нижних частот, который намного больше отличается от традиционного фильтра LC Pi. Когда фильтр Pi предназначен для низких частот, выходной сигнал остается стабильным с постоянным коэффициентом k.

Конструкция фильтра нижних частот с использованием конфигурации Pi довольно проста. Схема фильтра Pi состоит из двух конденсаторов, соединенных параллельно, за которыми следует катушка индуктивности, образующая форму Pi, как показано на изображении ниже

Как видно на изображении выше, он состоит из двух конденсаторов, которые подключены к земле с помощью промежуточной катушки индуктивности.Поскольку это фильтр нижних частот, он обеспечивает высокий импеданс на высокой частоте и низкий импеданс на низкой частоте. Таким образом, он обычно используется в линии передачи для блокировки нежелательных высоких частот.

Конструкция и значения компонентов расчета фильтра Pi могут быть получены из приведенного ниже уравнения для разработки фильтра Pi для вашего приложения.

  Частота среза (fc) = 1 / ᴫ (LC)  1/2    Значение емкости (C) = 1 / Z  0ᴫfc    Значение индуктивности (L1) = Z  0  / fc   Где Z  0  - характеристика полного сопротивления в омах, а fc - частота среза. 

Фильтр Pi как фильтр высоких частот

Так же, как фильтр нижних частот, пи-фильтры также могут быть настроены как фильтр верхних частот. В таком случае фильтр блокирует низкую частоту и пропускает высокую частоту . Он также выполнен с использованием двух типов пассивных компонентов, двух катушек индуктивности и одного конденсатора.

В конфигурации фильтра нижних частот фильтр сконструирован так, что два конденсатора включены параллельно с катушкой индуктивности между ними, но в конфигурации фильтра верхних частот положение и количество пассивных компонентов полностью противоположны.Вместо одной катушки индуктивности здесь используются две отдельные катушки с одним конденсатором.

Вышеупомянутое изображение схемы фильтра Pi показывает фильтр в конфигурации верхних частот, не говоря уже о конструкции, которая также выглядит как символ Pi. Конструкция и значения компонентов фильтра Pi могут быть получены из следующего уравнения -

 Частота среза (fc) = 1 / 4ᴫ (LC)  1/2  Значение емкости (C) = 1 / 4Z  0ᴫfc  Значение импеданса (L1) = Z  0  / 4ᴫfc Где Z  0  - характеристика полного сопротивления в омах, а fc - частота среза.

Как уже говорилось, Pi-фильтры являются отличным фильтром постоянного тока для подавления пульсаций переменного тока. Из-за такого поведения фильтры Pi широко используются в конструкциях силовой электроники, таких как преобразователь переменного тока в постоянный, преобразователь частоты и т. Д. Однако в силовой электронике Pi-фильтры используются в качестве фильтра нижних частот, и мы уже разработали схему источника питания для фильтра Pi. для нашей конструкции ИИП на 12 В 1 А, как показано ниже.

Как правило, Pi-фильтры напрямую подключаются к мостовому выпрямителю, а выход Pi-фильтров называется высоковольтным постоянным током. Выходное напряжение постоянного тока высокого напряжения используется для схемы драйвера блока питания для дальнейшей работы.

Эта конструкция, от диода мостового выпрямителя до драйвера, работает иначе, чем , работающая в Pi-Filter . Во-первых, этот фильтр Pi обеспечивает плавный постоянный ток для работы без пульсаций всей схемы драйвера, что приводит к низкой пульсации выходного сигнала от конечного выхода источника питания, а другой - для , изолирующего основные линии от высокого частота коммутации в цепи драйвера.

Правильно сконструированный сетевой фильтр может обеспечить синфазную фильтрацию (фильтр, который отклоняет шумовой сигнал, как если бы он был независимым одиночным проводником) и дифференциальную фильтрацию (дифференцируя шум с двумя частотами переключения, особенно высокочастотный шум, который можно добавить в сеть) в источнике питания, где фильтр Pi является важным компонентом. Пи-фильтр также называется фильтром Power Line , если он используется в приложении Power Electronics.

Заявление РФ

В приложении RF фильтры Pi используются в разных операциях и в разных конфигурациях. Например, в ВЧ-приложениях согласование импеданса является огромным фактором, и фильтры Pi используются для согласования импеданса между ВЧ-антеннами и перед ВЧ-усилителями. Однако в максимальных случаях, когда используется очень высокая частота, например, в диапазоне ГГц, фильтры Pi используются в линии передачи сигнала и разработаны с использованием только дорожек печатной платы.

На изображении выше показаны фильтры на основе трассировки печатной платы, в которых трасса создает индуктивность и емкость в приложениях с очень высокой частотой. Помимо линии передачи, фильтры Pi также используются в устройствах радиосвязи, где имеют место модуляция и демодуляция. Pi-фильтры предназначены для целевой частоты для демодуляции сигнала после приема на стороне приемника. Pi фильтры верхних частот также используются для обхода целевых высоких частот в касках усиления или передачи.

Советы по проектированию Pi-фильтра

Чтобы разработать правильный фильтр Pi, необходимо компенсировать правильную тактику проектирования печатной платы для бесперебойной работы, эти советы перечислены ниже.

В силовой электронике

• Толстые дорожки требуются в схеме фильтра Pi.
• Изолируйте фильтр Pi от блока питания.
• Расстояние между входным конденсатором, катушкой индуктивности и выходным конденсатором необходимо закрыть.
• Заземляющая пластина выходного конденсатора должна быть напрямую подключена к схеме драйвера через соответствующую заземляющую пластину.
• Если конструкция состоит из зашумленных линий (таких как линия считывания высокого напряжения для драйвера), которые необходимо подключить к высоковольтному постоянному току, необходимо подключить дорожку до конечного выходного конденсатора фильтров Pi. Это улучшает помехоустойчивость и инжекцию нежелательного шума через схему драйвера.

В цепи РФ

• Выбор компонентов является основным критерием для приложения RF.Переносимость компонентов играет важную роль.
• Небольшое увеличение дорожки на печатной плате может вызвать индуктивность в цепи. При выборе катушки индуктивности следует внимательно подходить к выбору индуктивности печатной платы. При проектировании следует использовать правильную тактику для уменьшения паразитной индуктивности.
• Необходимо свести к минимуму паразитную емкость.
• Требуется закрытое размещение.
Коаксиальный кабель
• подходит для ввода и вывода в радиочастотном приложении.

Активный фильтр нижних частот

Ранее мы описывали пассивный фильтр нижних частот, в этом руководстве мы исследуем, что такое активный фильтр нижних частот .

Что это, Схема, формулы, кривая?

Как мы знаем из предыдущего урока, пассивный фильтр нижних частот работает с пассивными компонентами. Только два пассивных компонента: резистор и конденсатор - это ключ или сердце схемы пассивного фильтра нижних частот. В предыдущих уроках мы узнали, что пассивный фильтр нижних частот работает без какого-либо внешнего прерывания или активного отклика.Но у него есть определенные ограничения .

Ограничения пассивного фильтра нижних частот следующие: -

1. Импеданс цепи создает потерю амплитуды. Так что Vout всегда меньше Vin.
2. Усиление не может быть выполнено только с пассивным фильтром нижних частот.
3. Характеристики фильтра во многом зависят от импеданса нагрузки.
4. Коэффициент усиления всегда равен или меньше единичного усиления.
5. Чем больше количество каскадов фильтра или порядка фильтра, тем меньше потери амплитуды.

Из-за этого ограничения, если необходимо усиление, лучший способ добавить активный компонент, который усилит отфильтрованный выходной сигнал. Это усиление осуществляется операционным усилителем или операционным усилителем. Поскольку для этого требуется источник напряжения, это активный компонент. Отсюда и название Активный фильтр нижних частот .

Типичный усилитель потребляет питание от внешнего источника питания и усиливает сигнал, но он очень гибкий, поскольку мы можем более гибко изменять полосу частот.Кроме того, выбор типа активных компонентов остается за пользователем или разработчиком в зависимости от требований. Это могут быть полевые транзисторы, полевые транзисторы, транзисторы, операционные усилители, которые обладают большой гибкостью. Выбор компонента также зависит от стоимости и эффективности, если он предназначен для продукта массового производства.

Ради простоты, эффективности по времени, а также для развития технологий в конструкции операционных усилителей, как правило, в конструкции активных фильтров используется операционный усилитель.

Давайте посмотрим , почему мы должны выбрать и операционный усилитель для разработки активного фильтра нижних частот : -

1. Высокое входное сопротивление.
   Из-за высокого входного импеданса входной сигнал нельзя было разрушить или изменить. В общем или в большинстве случаев входной сигнал с очень низкой амплитудой может быть разрушен, если он используется в качестве схемы с низким импедансом. В таких случаях Op-Amp получает преимущество.
2. Очень низкое количество компонентов. Требуется всего несколько резисторов.
3. Доступны различные типы операционных усилителей в зависимости от коэффициента усиления и напряжения.
4. Низкий уровень шума.
5. Проще проектировать и внедрять.

Но, поскольку мы знаем, что ничто не является полностью идеальным, эта конструкция активного фильтра также имеет определенные ограничения.
Выходное усиление и полоса пропускания, а также частотная характеристика зависят от технических характеристик операционного усилителя.

Давайте исследуем дальше и поймем, что в нем особенного.

Активный фильтр нижних частот с усилением:

Прежде чем разобраться в конструкции активного фильтра нижних частот с операционным усилителем, нам нужно немного узнать об усилителях.Amplify - это увеличительное стекло, оно создает копию того, что мы видим, но в большей форме, чтобы лучше распознавать это.

В первом руководстве по пассивному фильтру нижних частот мы узнали, что такое фильтр нижних частот. Фильтр нижних частот отфильтровывает низкую частоту и блокирует более высокий синусоидальный сигнал переменного тока. Этот активный фильтр нижних частот работает так же, как пассивный фильтр нижних частот, с той лишь разницей, что здесь добавлен один дополнительный компонент, это усилитель как операционный усилитель .

Вот простая конструкция фильтра нижних частот: -

Это изображение активного фильтра нижних частот.Здесь линия нарушения показывает нам традиционный пассивный RC-фильтр нижних частот, который мы видели в предыдущем уроке.

Частота среза и усиление напряжения:

Формула частоты среза такая же, как и в пассивном фильтре нижних частот.

  fc  = 1 / 2πRC 

Как описано в предыдущем руководстве, fc - частота среза, R - значение резистора, а C - значение конденсатора.

Два резистора, подключенные к положительному узлу операционного усилителя, являются резисторами обратной связи.Когда эти резисторы подключены к положительному узлу операционного усилителя, это называется неинвертирующей конфигурацией. Эти резисторы отвечают за усиление или усиление.

Мы можем легко рассчитать коэффициент усиления усилителя , используя следующие уравнения, где мы можем выбрать эквивалентное значение резистора в соответствии с коэффициентом усиления или наоборот: -

 Усиление усилителя (амплитуда постоянного тока) (Af) = (1 + R2 / R3) 

Кривая частотной характеристики:

Давайте посмотрим, какой будет выходной сигнал активного фильтра нижних частот или график Боде / кривая частотной характеристики : -

Это конечный выход активного фильтра нижних частот в неинвертирующей конфигурации операционного усилителя .Мы увидим подробное объяснение на следующем изображении.

Как мы видим, это идентично пассивному фильтру нижних частот. От начальной частоты до Fc или точки отсечки частоты или граничной частоты начинается с -3 дБ точки. На этом изображении усиление составляет 20 дБ, поэтому частота среза составляет 20 дБ - 3 дБ = 17 дБ , где расположена точка fc. Наклон составляет -20 дБ за декаду.

Независимо от фильтра, от начальной точки до точки частоты среза она называется полосой пропускания фильтра, а после нее - полосой пропускания, из которой разрешена частота прохождения.

Мы можем вычислить коэффициент усиления по величине путем преобразования коэффициента усиления по напряжению операционного усилителя.

Расчет выглядит следующим образом

 db = 20log (Af) 

Это Af может быть усилением по постоянному току, которое мы описали ранее, вычислив номинал резистора или разделив Vout на Vin.

Цепь фильтра неинвертирующего и инвертирующего усилителя:

Эта активная схема фильтра нижних частот, показанная в начале, также имеет одно ограничение. Его стабильность может быть нарушена при изменении импеданса источника сигнала. Например, уменьшение или увеличение.

Стандартная методика проектирования может улучшить стабильность, отключив конденсатор от входа и подключив его параллельно со вторым резистором обратной связи операционного усилителя.

Вот схема Неинвертирующий активный фильтр нижних частот -

На этом рисунке, если мы сравним это со схемой, описанной в начале, мы увидим, что положение конденсатора изменено для обеспечения стабильности , связанной с импедансом.В этой конфигурации внешний импеданс не влияет на реактивное сопротивление конденсаторов, , таким образом, стабильность улучшилась .

В той же конфигурации, если мы хотим инвертировать выходной сигнал, мы можем выбрать конфигурацию инвертирующего сигнала операционного усилителя и подключить фильтр к инвертированному операционному усилителю.

Вот схемная реализация инвертированного активного фильтра нижних частот : -

Это активный фильтр нижних частот в инвертированной конфигурации. Операционный усилитель подключен обратно . В предыдущем разделе вход был подключен к положительному входному выводу операционного усилителя, а отрицательный вывод операционного усилителя используется для создания схемы обратной связи. Здесь схемотехника перевернутая. Положительный вход соединен с опорным заземлением, а конденсатор и резистор обратной связи подключены к отрицательному входному выводу операционного усилителя. Это называется конфигурацией инвертированного операционного усилителя , и выходной сигнал будет инвертирован, чем входной сигнал .

Активный фильтр нижних частот с единичным усилением или повторителем напряжения:

До сих пор описанная здесь схема используется для усиления напряжения и пост-усиления.

Мы можем сделать это, используя усилитель с единичным усилением, это означает, что выходная амплитуда или усиление будут такими же, как и входные: 1x . Vin = Vout.

Не говоря уже о том, что это также конфигурация операционного усилителя, которая часто описывается как конфигурация повторителя напряжения, в которой операционный усилитель создает точную копию входного сигнала.

Давайте посмотрим на конструкцию схемы и на то, как настроить операционный усилитель в качестве повторителя напряжения и сделать активный фильтр нижних частот с единичным усилением : -

На этом изображении резисторы обратной связи операционного усилителя удалены.Вместо резистора отрицательный входной вывод операционного усилителя соединен напрямую с выходным операционным усилителем. Эта конфигурация операционного усилителя называется конфигурацией повторителя напряжения . Прирост составляет 1x. Это активный фильтр нижних частот с единичным усилением. Он будет производить точную копию входного сигнала.

Практический пример с расчетом

Мы разработаем схему активного фильтра нижних частот в конфигурации неинвертирующего операционного усилителя.

Технические характеристики: -

1. Входное сопротивление 10 кОм
2. Прирост будет 10x
3. Частота среза будет 320 Гц

Давайте сначала вычислим значение, прежде чем делать схему: -

 Коэффициент усиления усилителя (амплитуда постоянного тока) (Af) = (1 + R3 / R2) (Аф) = (1 + R3 / R2) Af =  10  

R2 = 1k (нам нужно выбрать одно значение; мы выбрали R2 как 1k для упрощения расчета).

Складывая значения, получаем

 (10) = (1 + R3 / 1) 

Мы рассчитали, что номинал третьего резистора равен .

Теперь нам нужно рассчитать номинал резистора по частоте среза. Поскольку активный фильтр нижних частот и пассивный фильтр нижних частот работают одинаково, формула отсечки частоты такая же, как и раньше.

Проверим номинал конденсатора, если частота среза 320 Гц, мы выбрали номинал резистора 4.7к .

  fc  = 1 / 2πRC 

Складывая все значения вместе, получаем: -

Решив это уравнение, мы получим, что емкость конденсатора составляет 106 нФ примерно .

Следующий шаг - вычислить усиление . Формула усиления такая же, как у пассивного фильтра нижних частот. Формула усиления или величины в дБ выглядит следующим образом: -

 20log (Af) 

Так как усиление операционного усилителя в 10 раз, величина в дБ составляет 20log (10). Это 20 дБ .

Теперь, когда мы уже рассчитали значения, пришло время построить схему. Сложим все вместе и построим схему: -

Мы построили схему на основе вычисленных ранее значений. Мы предоставим 10 Гц - 1500 Гц частоту и 10 точек на декаду на входе активного фильтра нижних частот и продолжим исследование, чтобы увидеть, составляет ли частота среза 320 Гц или нет на выходе усилителя.

Это АЧХ . Зеленая линия начинается от 10 Гц до 1500 Гц, так как входной сигнал подается только для этого диапазона частот.

Как мы знаем, частота среза всегда будет на -3 дБ от максимального значения усиления. Здесь усиление составляет 20 дБ. Итак, если мы найдем точку -3 дБ, мы получим точную частоту, на которой фильтр останавливает более высокие частоты.

Мы устанавливаем курсор на 17 дБ как (20 дБ-3 дБ = 17 дБ) угловую частоту и получаем 317.950 Гц или 318 Гц , что близко к 320 Гц .

Мы можем изменить емкость конденсатора на обычную, как 100 нФ , не говоря уже о том, что частота среза также будет зависеть от нескольких Гц.

Активный фильтр нижних частот второго порядка:

К одному операционному усилителю можно добавить больше фильтров, например, активный фильтр нижних частот второго порядка. В этом случае, как и пассивный фильтр, добавляется дополнительный RC-фильтр.

Давайте посмотрим, как устроена схема фильтра второго порядка .

Это фильтр второго порядка. На приведенном выше рисунке мы можем ясно видеть два сложенных вместе фильтра. Это фильтр второго порядка. Это широко используемый фильтр и промышленное применение в усилителях, схемах музыкальных систем до усиления мощности.

Как видите, тут один операционный усилитель. Коэффициент усиления по напряжению такой же, как указано ранее, с использованием двух резисторов.

 (Аф) = (1 + R3 / R2) 

Частота среза

Следует запомнить одну интересную вещь , если мы хотим добавить еще операционный усилитель, который состоит из фильтров первого порядка, усиление будет умножаться на каждый отдельный .Смущенный? Может быть, схема поможет нам.

Чем больше добавлен операционный усилитель, тем больше увеличивается коэффициент усиления . См. Рисунок выше. На этом изображении два операционных усилителя соединены каскадом с отдельными операционными усилителями. В этой схеме каскадный операционный усилитель. Если первый имеет 10-кратное усиление, а второй - 5-кратное усиление, то общее усиление будет 5 x 10 = 50-кратное усиление.

Итак, величина схемы каскадного фильтра нижних частот ОУ в случае двух ОУ составляет: -

 дБ = 20log (50) 

Решив это уравнение, мы получим 34 дБ.Таким образом, коэффициент усиления по формуле усиления фильтра нижних частот каскадного операционного усилителя равен

 TdB = 20log (Af1 * Af2 * Af3 * ...... Afn) 

Где TdB = Общая звездная величина

Так устроен активный фильтр нижних частот. В следующем уроке мы увидим, как можно построить активный фильтр верхних частот. Но перед тем, как перейти к следующему руководству, давайте посмотрим, как можно использовать активный фильтр нижних частот: -

Приложения

Активный фильтр нижних частот можно использовать во многих местах, где нельзя использовать пассивный фильтр нижних частот из-за ограничений в отношении усиления или процедуры усиления.Кроме того, активный фильтр нижних частот можно использовать в следующих местах: -

Фильтр нижних частот - широко используемая схема в электронике.

Вот несколько применений активного фильтра нижних частот: -

1. Эквалайзер низких частот перед усилением мощности
2. Фильтры, связанные с видео.
3. Осциллограф
4. Система управления музыкой и частотной модуляцией низких частот, а также перед НЧ-динамиком и динамиками с высокими басами для вывода басов.
5. Функциональный генератор для обеспечения переменной низкой частоты на разных уровнях напряжения.
6. Изменение формы частоты при другой волне от.

Теория и эксперимент

Кошмаром каждого разработчика аналоговых устройств было бы иметь дело с шумом в своей схеме. Когда дело доходит до переключающих цепей, звуковых усилителей или цепей частотных сигналов, существует очень высокая вероятность того, что на схему будут воздействовать шумовые сигналы. Из множества способов удаления шума из схемы наиболее часто применяемым является схема фильтра . Как следует из названия, эта схема отфильтровывает нежелательные сигналы (шум) из реального сигнала.Существует много типов схем фильтра, но наиболее часто используемым и эффективным является полосовой фильтр , который можно легко сконструировать с использованием пары резистора и конденсаторов. Итак, в этом руководстве мы узнаем об этом полосовом фильтре, его теории и о том, как его можно использовать в практических схемах.

Что такое полосовой фильтр?

Схема / устройство полосового фильтра используется для того, чтобы разрешал пропускать через него только предварительно определенный набор частот .Он будет фильтровать всю частоту, которая ниже установленного значения и выше установленного значения. Это комбинация фильтра высоких частот и фильтра низких частот. Фильтр, который допускает только частоты, которые выше, чем он, называется фильтром верхних частот , а фильтр, который разрешает только частоты ниже, чем он, называется фильтром нижних частот . Полосовой фильтр может быть получен путем каскадного соединения фильтров высоких и низких частот. Он имеет огромное применение в схемах аудиоусилителей и беспроводных трансиверах, где динамик должен воспроизводить только желаемый набор частот и игнорировать остальные.

Есть два типа полосовых фильтров. Если в схеме используется какой-либо внешний источник питания (активные устройства), например, транзисторы и т. Д., Тогда схема называется Активный полосовой фильтр , а если в схеме нет никаких активных компонентов и она состоит только из пассивных компонентов, таких как резистор, конденсатор и т. Д. индуктор, тогда схема называется Пассивный полосовой фильтр . В этой статье мы обсудим больше о пассивном полосовом фильтре. Помимо этой классификации, в этой статье будут кратко описаны другие аспекты, по которым можно классифицировать фильтр.

Цепь полосового фильтра

Как уже говорилось ранее, мы обсудим пассивный полосовой фильтр , который построен с использованием резистора и конденсатора. Это комбинация фильтра высоких частот и фильтра низких частот. Примерная принципиальная схема простого пассивного полосового фильтра показана ниже.

Первая половина схемы представляет собой фильтр верхних частот , который фильтрует низкие частоты и допускает только частоту, которая выше установленной высокой частоты среза (fc _HIGH ). Значение этой высокой частоты среза можно рассчитать по формуле

  fc  ВЫСОКАЯ  = 1/2   π * R1 * C1  

Вторая половина схемы - это схема фильтра нижних частот , которая фильтрует более высокие частоты и допускает только частоту, которая ниже установленной нижней частоты среза (fc _LOW ) . Значение нижней частоты среза можно рассчитать по формуле

  fc  LOW  = 1/2   π * R2 * C2  

Этот тип схемы фильтра называется фильтром порядка 2 ^и , потому что он имеет два резистора и два конденсатора.Полосовой фильтр может быть фильтром порядка 2 ^и или более высокого порядка, поскольку для правильного функционирования схемы необходимо как минимум два резистора и конденсатор. Теперь, когда частота входного сигнала подается на этот фильтр, он выводит частоту, которая выше, чем fc _LOW, и ниже, чем fc _HIGH. Другими словами, выходная частота может быть задана как fc _HIGH- fc _LOW , частота, которая находится между этой областью, называется шириной полосы .Следовательно, пропускную способность фильтра можно рассчитать по

  Пропускная способность = fc  HIGH-  fc  LOW   

Частотная характеристика полосового фильтра

Амплитудно-частотная характеристика, также известная как график Боде, для пассивного полосового фильтра порядка 2 ^и показана ниже.

График построен против входной частоты по оси X и выходной частоты в децибелах по оси Y. Когда входная частота меньше, чем нижняя частота среза (f-low), выходная мощность остается ниже -3 дБ, а когда она превышает эту частоту, выходная частота достигает максимума и остается там до тех пор, пока частота не превысит более высокую частоту среза. (ф-высокий).Пик, при котором выходное усиление остается максимальным, называется резонансной частотой . Это просто среднее геометрическое значение верхней верхней частоты среза и нижней частоты среза. Формулы для расчета приведены ниже

  Резонансная частота (Fr) =   √ (f - низкий * f - высокий)  

Расстояние между нижней и верхней частотой среза называется полосой пропускания. Таким образом, входная частота будет проходить только в том случае, если она находится в пределах полосы пропускания.

Практический пример полосовых фильтров

Давайте создадим простой полосовой фильтр, чтобы отфильтровать определенный набор частот и проверить, как он на самом деле работает. Экспериментальная установка, которую я использую для этого урока, показана ниже

Как видите, фильтр верхних частот построен с использованием конденсатора 0,1 мкФ (C1) и резистора 1K (R1). Таким образом, верхняя частота отсечки на для этой схемы будет

 fc  ВЫСОКИЙ  = 1 / 2π * R1 * C1 = 1 / (2 * 3.-12) = 7280 Гц 

Из приведенных выше расчетов мы можем сделать вывод, что схема допускает частоты только в диапазоне от 1577 Гц до 7280 Гц , и все, что меньше или больше, будет отфильтровано нашим полосовым фильтром. Давайте проверим, работает ли то же самое, построив схему на макете. Моя тестовая установка выглядела примерно так: ниже

Для тестирования схемы нам нужен функциональный генератор для генерации сигнала с частотой, которой можно управлять.Так как у меня его не было, я решил использовать свой телефон, в котором есть приложение для Android, которое будет генерировать необходимые частоты через разъем для наушников 3,5 мм. Этот сигнал затем передается в качестве входной частоты в схему через разъем, как показано выше.

Чтобы проверить зависимость приложения, я использовал осциллограф для измерения частоты входного сигнала и обнаружил, что частота генерации является приемлемой. На рисунке ниже показано приложение на моем телефоне, которое генерирует входную частоту около 4819 Гц, а подключенный к нему осциллограф отображает сигнал и измеряет частоту 4.816 кГц, что идеально.

Теперь мы можем подключить осциллограф к выходному сигналу схемы и изменить входную частоту. Схема позволит отображать на осциллографе всю частоту в диапазоне от 1500 до 7000, а остальные будут отфильтрованы или зашумлены. Также имейте в виду, что эта схема предназначена только для понимания цели и, следовательно, подвергается усовершенствованиям, прежде чем применять ее в реальных условиях. Кроме того, поскольку схема построена на макетной плате, выходной сигнал может иметь некоторый шум, поместите конденсатор как можно ближе и уменьшите длину его выводов, чтобы уменьшить проблему.Надеюсь, вы разобрались с фильтрами Band Pass. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в комментариях ниже или воспользуйтесь форумом.

Смотрите также

• 
  Стол книжка размеры
• 
  Что значит кран с американкой
• 
  Как сажать пион
• 
  Какие вентиляторы лучше для ванной комнаты
• 
  Вертикальные пылесосы преимущества и недостатки
• 
  Типы обогревателей электрических
• 
  Подключение электретного микрофона
• 
  Чем удобрять под зиму клубнику
• 
  Таблица расчета сечения кабеля по мощности и длине
• 
  Клематис руж кардинал группа обрезки
• 
  Виды увлажнителей воздуха для квартиры