So entwerfen Sie schnell Hochpass- und Tiefpassfilterschaltungen

So entwerfen Sie schnell Hochpass- und Tiefpassfilterschaltungen

In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Sie mühelos Audiofilterschaltungen wie Hochpassfilter- und Tiefpassfilterschaltungen entwerfen, ohne sich um komplexe Simulationen und Berechnungen kümmern zu müssen. Die vorgestellten Designs ermöglichen die Erstellung von Filterschaltungen nur für die gewünschten spezifischen Frequenzbänder und blockieren alle anderen unerwünschten Frequenzen.

Was ist Hochpassfilter?

Wie der Name schon sagt, ist eine Hochpassfilterschaltung so ausgelegt, dass sie alle Frequenzen unterhalb einer bestimmten ausgewählten Frequenz dämpft und alle Frequenzen oberhalb dieser Schwelle durchlässt oder zulässt. Das Prinzip ist einer Tiefpassfilterschaltung genau entgegengesetzt.



Der Grenzbereich liegt im Allgemeinen in einem relativ höheren Frequenzbereich (in kHz).



Das folgende Antwortdiagramm des Hochpassfilters zeigt das Wellenformbild, das angibt, wie alle Frequenzen unterhalb einer ausgewählten Grenzschwelle mit abnehmender Frequenz allmählich gedämpft oder blockiert werden.

Antwortdiagramm des Hochpassfilters

Die folgenden zwei Bilder sind als Standard-Hochpassfilterschaltungen konfiguriert, wobei die erste für die Arbeit mit einer doppelten Versorgung ausgelegt ist, während die zweite für den Betrieb mit einer einzigen Versorgung ausgelegt ist.



Standard-Hochpassfilterschaltung Hochpassfilterschaltung auf Opamp-Basis

In beiden obigen Konfigurationen bildet der Operationsverstärker die aktive Komponente der Zentralverarbeitung, während die zugehörigen Widerstände und Kondensatoren, die über die Eingangspins des Operationsverstärkers verdrahtet sind, zur Bestimmung des Grenzpunkts des Hochpassfilters eingeführt werden, abhängig davon, wie die Werte dieser Werte sind Passive Komponenten werden gemäß den Spezifikationen oder Anforderungen des Benutzers berechnet.

So entwerfen Sie einen benutzerdefinierten Hochpassfilter

Um eine Hochpassfilterschaltung schnell zu entwerfen, können, wie vorgeschlagen, die folgenden Formeln und die nachfolgenden Schritte zur Berechnung der relevanten Widerstände und Kondensatoren verwendet werden.

Wählen Sie zunächst einen geeigneten Wert willkürlich für C1 oder C2 aus. Beide können identisch sein.



Berechnen Sie als nächstes R1 mit der folgenden Formel:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x Frequenz

Hier bezieht sich der Begriff 'Frequenz' auf die gewünschte Hochpass-Grenzschwelle, unterhalb derer andere unerwünschte Frequenzen allmählich gedämpft oder ignoriert werden müssen.

Berechnen Sie schließlich R2 auf die gleiche Weise wie oben unter Verwendung der folgenden Gleichung:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frequenz

Die Einzelversorgungsversion der Hochpassfilterschaltung beinhaltet einen anderen Kondensator Cout, der überhaupt nicht kritisch ist und ungefähr 100- oder 1000-mal höher sein kann als C1.

Die obigen Diskussionen zeigen, wie einfach jeder schnell eine Hochpassfilterschaltung für eine bestimmte Anwendung berechnen und entwerfen kann, die eine Höhenregelschaltung sein könnte, a 10 Band Grafik Equalizer oder eine Heimkino-Schaltung usw.

So funktionieren Tiefpassfilter

Wie der Name schon sagt Tiefpassfilterschaltungen sind so ausgelegt, dass sie einen bevorzugten Frequenzbereich unterhalb oder unterhalb einer gewünschten Grenzschwelle passieren oder leiten und die Frequenzen oberhalb dieses Wertes dämpfen oder allmählich blockieren.

Normalerweise werden zur Herstellung solcher Filterschaltungen Operationsverstärker verwendet, da Operationsverstärker aufgrund ihrer äußerst vielseitigen Eigenschaften für diese Anwendungen am besten geeignet sind.

Diagramm, das Frequenz gegen Gewinn zeigt

Das folgende Diagramm zeigt den typischen Frequenzgang des Tiefpassfilters in Bezug auf die Verstärkung. Wir können deutlich sehen, wie sich die Antwort abschwächt (allmählich abfällt), wenn die Frequenz über den bestimmten Grenzwert hinaus ansteigt.

Frequenzgang des Tiefpassfilters in Bezug auf die Verstärkung

Die folgenden Bilder zeigen den Standard Tiefpassfilterschaltungen auf Opamp-Basis . Die erste muss mit einer doppelten Versorgung versorgt werden, und die zweite arbeitet mit einer einzigen Versorgungsspannung.

Tiefpassfilter auf Opamp-Basis kundenspezifische Tiefpassfilterschaltung

Entwerfen einer kundenspezifischen Tiefpassfilterschaltung

Die Komponenten R1, R2 und C1, C2, die mit den nicht invertierenden (+) und invertierenden (-) Eingangsbelegungen des Operationsverstärkers konfiguriert sind, bestimmen grundsätzlich den Grenzbereich des Filters, und diese müssen beim Entwerfen optimal berechnet werden die Rennbahn.

Um diese Parameter zu berechnen und innerhalb von Minuten schnell eine Tiefpassfilterschaltung zu entwerfen, können die folgenden Formeln und die erläuterten Schritte verwendet werden:

Zuerst müssen wir C1 finden, was wir tun können, indem wir einen beliebigen Wert nach Belieben auswählen.

Als nächstes können wir C2 mit der Formel berechnen:

C2 = C1 x 2

R1 und R2 können identisch sein und mit der folgenden Formel berechnet werden:

R1 oder R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frequenz.

hier ist die 'Frequenz' der Bereich, in dem der Grenzübergang erwartet wird, oder der gewünschte Grenzbereich.

Die im Einzelpass-Tiefpassfilter angezeigten Werte für Cin und Cout sind nicht kritisch und können 100- bis 1000-mal so hoch sein wie die von C1. Wenn Sie also C1 als 0,1 uF ausgewählt haben, können diese Werte zwischen 10 uF und 100 uF usw. Liegen Die Spannungsspezifikation kann so gewählt werden, dass sie doppelt so hoch ist wie die verwendete Versorgungsspannung.

Die Widerstände haben alle eine Nennleistung von 1/4 Watt, 5% oder 1%.

Das war's! .... Mit der oben beschriebenen einfachen Technik können Sie schnell einen einigermaßen guten Tiefpassfilter entwerfen und ihn für eine bestimmte Anwendung verwenden, die eine Musikschaltung mit hohem Bass umfassen kann Aktivlautsprecher-Crossover-Netzwerk oder ein Heimkinosystem usw.

Weitere Informationen: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing




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