מסנן מעבר פס פסיבי: מעגל, עבודה, רווח ויישומיו

מעגלי סינון מסננים תדרים בתוך מעגלים אלקטרוניים. מעגלים אלה משתמשים בשילוב של נגדים קבלים כאבני הבנייה הבסיסיים שלהם. מעגל מסנן זה נחוץ בתרשים בלוקים של אספקת החשמל לאחר מעגל המיישר מכיוון שהוא משנה AC פועם ל-DC והוא מספק בכיוון בודד בלבד. מעגל מסנן מנתק את רכיב ה-AC הזמין בתוך הפלט המיושר ומאפשר לרכיב ה-DC להגיע לעומס. ישנם סוגים שונים של מסננים זמינים, ביניהם מסנן פס מעבר (BPF) הוא אחד מהסוגים. מסנן זה מאפשר תדרים בטווח ספציפי של תדרים ומחליש תדרים כשהוא מחוץ לטווח. אלה מסננים זמינים בסוגים שונים אך BPF פסיבי הוא אחד מהסוגים. אז, מאמר זה מספק מידע קצר על א מסנן פס פסיבי , העבודה שלו והיישומים שלו.

מהו מסנן פס פסיבי פס?

השילוב של מסנן מעבר נמוך ומסנן גבוה ידוע כמסנן פס פסיבי. סוג זה של מסנן מאפשר פס מסוים של תדרים וחוסם את כל התדרים הנותרים. זהו מעגל חשמלי שמשתמש באלמנטים פסיביים רק כמו R, C ו-L. לכן מסנן זה נעשה על ידי שילוב שני מסננים כמו LPF ו-HPF. השימוש העיקרי במסנן פס פסיבי הוא ב- an מגבר שמע . לפעמים במגברי שמע, אנו דורשים טווח תדרים מסוים שאינו מתחיל מ-0 הרץ ולא תדר גבוה, למרות שאנו דורשים טווח מסוים של פס תדרים, או שהוא רחב יותר או טווח צר.

תרשים מעגל מסנן פס פסיבי פס

המסנן הפסיבי משתמש רק ברכיבים פסיביים כגון; נגדים, משרנים & קבלים. לפיכך, מסנן הפס הפסיבי יכול להשתמש גם ברכיבים פסיביים והוא אינו מנצל את מגבר תפעולי להגברה. חלק ההגברה הדומה למסנן מעבר פס אקטיבי אינו קיים בתוך מסנן מעבר פס פסיבי. דיאגרמת מעגלי מסנן פס פסיבית כוללת גם מעגלי מסנן גבוה ומעבר נמוך. אז החלק הראשון של המעגל מיועד ל-HPF הפסיבי ואילו החצי השני של המעגל מיועד ל-LPF הפסיבי.

עיצוב מסנן מעבר פס פסיבי

ניתן לעשות את עיצוב מסנן פס הפס הפסיבי פשוט באמצעות נגדים & קבלים. מעגל מסנן הפס הפסיבי אינו זקוק לכוח ואינו מנוצל עבור כל הגברה אקטיבית. סוגים אלה של מסנני פס פס משמשים בנוסף למעגל פעיל לאספקת הגברה, אך כשלעצמם, הם אינם מספקים שום הגברה. מסננים אלה מתוכננים עם שילוב של HPF ו-LPF.

הרכיבים הנדרשים לייצור מעגל זה כוללים בעיקר; קבלים - 1nF & 1μF, נגדים - 150Ω & 16KΩ. כדי לבנות מעגל זה, מעגל זה צריך רק נגדים וקבלים. עבור מעגל מסנן זה, פס המעבר נע בין 1KHz ל-10KHz עבור הנגדים והקבלים שנבחרו. אם נשנה את התדרים הללו, יש לשנות את ערכי הנגדים והקבלים.

למעגל הזה יש שני חלקים כמו מסנן High Pass ו-a מסנן מעביר נמוך . החלק הראשון של מעגל זה מורכב מ-R1 ו-C1 ליצירת ה-HPS. כך שהפילטר הזה מאפשר פשוט את כל התדרים מעל הנקודה שהיא מיועדת בעיקר לעבור. עיצוב המסנן הזה פשוט יוצר את נקודת תדר החיתוך התחתונה אך נקודת התדר הנמוכה הנדרשת במעגל זה היא 1KHz. אז, ה-HPF מאפשר תדרים מעל 1KHz.
ניתן לחשב את תדירות החתך הנמוכה באמצעות הנוסחה הבאה.

תדר החיתוך התחתון = 1/2πR1C1.

אנו מכירים את ערכי הנגד והקבלים כמו; R1 = 150Ω ו-C1 = 1μF, אז החליפו את הערכים האלה במשוואה שלעיל, ונוכל לקבל;

תדר החיתוך התחתון = 1/2π(150Ω)*(1μF) => 1061 הרץ => 1KHz.

מסנן זה מאפשר מעל 1KHz את כל התדרים וחוסם פשוט את כל התדרים או מחליש מאוד את כל התדרים מתחת ל-1KHz.

באופן דומה, החלק השני של מעגל זה מורכב מנגד R2 ומקבל C2 ליצירת ה-LPF. מסנן זה חוסם את כל התדרים מתחת לנקודת החיתוך.

כאן אנו צריכים שתדר החיתוך הגבוה יותר יהיה 10 KHz בתוך מעגל הסינון הזה, ולכן מעגל זה מאפשר פשוט לעבור מתחת ל-10 KHz את כל התדרים וחוסם את כל התדרים מעל נקודת 10 KHz.
הנוסחה לחישוב תדר החיתוך הגבוה יותר זהה לתדר חיתוך נמוך יותר, תדר => 1/2π R2C2

אנו יודעים את הערכים של הנגד R2 והקבל C2 כמו; R2 = 16KΩ & C2 = 1nF, אז החליפו את שני הערכים האלה במשוואה שלמעלה ואז נוכל לקבל;

תדר חיתוך גבוה יותר = 1/2π(16KΩ)*(1nF)= 9952Hz => 10KHz.

לפיכך, ה-HPF מאפשר את כל התדרים מעל נקודת הניתוק התחתונה ואילו ה-LPF מאפשר את כל התדרים תחת תדר החיתוך הגבוה יותר. אז זה יצור מסנן פס-פס שבו למסנן יש פס מעבר בין תדרי החיתוך הנמוכים והגבוהים יותר.

כדי להימנע מהשפעת הטעינה על LPF מה-HPF, מומלץ שערך הנגד R2 יהיה מתחת ל-10 (או) מעל הנגד R1. במעגל זה, אנו מעלים את ערך הנגד R2 פי 100.

עובד

מעגל זה פועל על ידי מתן אותות בעוצמה מלאה בין מסנן המעבר הנמוך וה- לעבור סינון גבוה תדרים. אם מסנן המעבר הנמוך (LPF) מיועד לתדר של 2KHz ואילו מסנן המעבר הגבוה (HPF) מיועד לתדר 200Hz, אז מעגל זה מייצר אותות פלט בין 200Hz ו- 2KHz עם חוזק כמעט מלא או עוצמה מלאה.

כאשר האותות המופקים נמצאים מחוץ לטווח זה, התדרים יוחלשו מאוד, ולכן המשרעות שלהם נמוכות מאוד בהשוואה לאמפליטודה של האות בתוך פס המעבר. פס המעבר מתייחס לאותות שבין מסנני המעבר הגבוה והנמוך המועברים בכל העוצמה.

כאן, פס המעבר הוא 200Hz עד 2 KHz ואז תדר החיתוך הנמוך הוא 200Hz ותדר החיתוך הגבוה הוא 2 KHz. בפס המעבר, שני התדרים הללו הם שתי הנקודות בתוך פס המעבר שבהם יש ירידה של 3dB בתוך המשרעת. אז הירידה הזו שווה ל-0.707VPEAK.

בגרף מעבר הפס הבא, יש שיא משרעת (VPEAK). כאן המשרעת תרד בכל פעם שתקבל את שני התדרים האלה. ברגע שהוא משיג 0.707VPEAK, אז זו נקודת החיתוך של 3dB שמסמלת מחצית מההספק המרבי. לאחר נקודות החיתוך של 3dB, יש ירידה תלולה באמפליטודה, ולכן התדרים מחוץ לתדרי החיתוך מוחלשים מאוד.

כאן יש לנו שני תדרים עיקריים; תדר החיתוך התחתון ב-1 KHz ותדר החיתוך הגבוה יותר ב-10 KHz. אז התדר המרכזי ידוע בתור התדר שבין תדר חיתוך גבוה יותר לנמוך יותר אשר נמדד באמצעות הנוסחה √(f1)(f2) => √ (1061)(9952) => 3249 הרץ.

לאות המוצא סביב תדר זה יש עוצמה מלאה ונמצא בערך השיא הגבוה ביותר שלו. כאשר נתקרב לתדר זה, אז הערך יחליש או יקטן בתוך משרעת. המשרעת היא 0.707VPEAK בתדרי החיתוך. לדוגמה, אם VPEAK מודד 10 וולט משיא לשיא בתדרי החיתוך, אז המשרעת היא 7V בערך מכיוון ש-10V * 0.707V => 7V.

רווח של מסנן מעבר פס פסיבי

הרווח של מסנן מעבר הפס הפסיבי הוא תמיד מתחת לאות הקלט, כך שהגבר ביציאה קטן מאחד. אות המוצא בתדר המרכז נמצא בפאזה, אם כי אות המוצא מתחת לתדר המרכז מוביל את הפאזה בהזזה של +90° ואות המוצא שמעל לתדר המרכז יפגר בתוך הפאזה ב-90° היסט פאזה. בכל פעם שאנו מספקים בידוד חשמלי בין שני המסננים, נוכל להשיג ביצועי מסננים טובים יותר.

יישומים

ה יישומים של מסנני פס פסיביים כלול את הבאים.

• מסנן Passive Band Pass משמש לבידוד או סינון של תדרים מסוימים הנמצאים בטווח (או) תדרים ספציפיים.
• מסננים אלה משמשים בתוך מעגלי מגבר אודיו או יישומים כמו; בקרות גוון קדם מגבר (או) מסנני מוצלב של רמקולים.
• אלה חלים על מעגלי משדר ומקלט בתוך תקשורת אלחוטית בינוני.

לפיכך, זוהי סקירה כללית של פסיבי מסנן פס פס, מעגלים , עבודה והיישומים שלהם. מסנן זה הוא השילוב של HPF ו-LPF והוא מאפשר טווח תדרים סלקטיבי. מעגל סינון זה מאפשר טווח רחב וצר של תדרים. תדר הניתוק של גבוה ונמוך תלוי בעיקר בתכנון המסנן. הנה שאלה בשבילך, מה זה BPF?