Passivt båndpassfilter
Et båndpassfilter skiller et spesifikt område av frekvenser fra andre innenfor en bestemt frekvensgruppe. Noen sofistikerte elektriske kretser vil kanskje ikke finne det egnet å la svært lave frekvenser ved 0Hz eller svært høye frekvenser passere gjennom dem, det passive båndpassfilteret utfører frekvensselektivitetsfunksjonene avhengig av seriemotstander og kondensatorkombinasjoner i kretsen deres. De blokkerer både de nedre frekvensene og de øvre frekvensene utenfor deres selektive båndpassområde. Disse filtrene er sammensatt av lavpass- og høypassfiltre.
Konstruksjon
Et typisk båndpassfilter skal presentere to RC-nettverk som vist nedenfor:
Det ene RC-nettverket brukes i serie, mens det andre RC-nettverket brukes parallelt. Grensefrekvensverdiene kan styres gjennom motstands- og kondensatorverdier som brukes i båndpassfilterkretsen. Den kan tillate et bredt spekter av frekvenser eller et smalt frekvensområde, avhengig av grensefrekvensverdiene. Derfor kalles et spesifikt område av båndpassfrekvenser båndbredde.
Frekvensresponskurve
Frekvensresponskurven er vist nedenfor. Frekvensresponskurven viser to grensefrekvensgrenser: nedre grensefrekvensgrense fL og høy grensefrekvensgrense fH. Alle frekvenser under nedre grensefrekvens fL blokkeres inntil utgangen fra båndpassfilteret stiger med stigningen 20db/tiår. Utgangen når da en maksimal verdi på 70,7 % og forblir konstant for et spesifikt frekvensområde inntil den høyere frekvensgrensen på fH er nådd. Utgangen begynner å falle igjen med en helning på -20db/tiår.
Den maksimale gevinsten på -3db er angitt både i stigende trend og fallende trend i figuren nedenfor. Derfor gir det geometriske gjennomsnittet av disse to frekvenspunktene resonanspunktet eller senterfrekvenspunktet.
Resonansfrekvens
Det geometriske gjennomsnittet av øvre grensefrekvens og nedre grensefrekvens er uttrykt som:
fr presenterer senterfrekvens, mens fh presenterer øvre grensefrekvensverdi og fl står for lavere kuttefrekvensverdi.
Faseendring
Båndpassfiltre er andre ordens filtre. Det betyr tilstedeværelse av to passive elementkombinasjoner i kretsen. Fasevinkelen for andreordens filtre vil være to ganger fasevinkelen til førsteordensfiltrene. Det betyr at fasevinkelen skal være 180 grader i båndpassfilteret. Faseforskyvningen indikerte +90 grader opp til senterfrekvensen og -90 grader etter senterfrekvenspunktet.
Øvre og nedre grensefrekvenser
De øvre og nedre frekvensverdiene kan beregnes akkurat som frekvensberegningene i lav- og høybåndspassfiltre. Det generelle uttrykket er gitt av:
Eksempel:
Det skal designes et båndpassfilter som tillater frekvenser mellom 5kHz og 40kHz. Forutsatt at motstander er 20kΩ, beregn kondensatorverdier og tegn det endelige båndpassfilteret.
Ved å bruke generelt uttrykk for øvre og nedre grensefrekvens:
Høypass kondensatorverdien kan beregnes ved å bruke nedre frekvensgrense:
Lavpasskondensatorverdien kan beregnes ved å bruke høyere frekvensgrense:
Konklusjon
Båndpassfiltre fungerer etter prinsippet om å sende et selektivt frekvensområde mens de blokkerer alle lavere eller høyere. De er sammensatt av både lavpassfilter- og høypassfilternettverk i sin konstruksjon.