كيفية تصميم دوائر تصفية تمرير الترددات العالية والمنخفضة بسرعة

في هذا المنشور ، نتعلم كيفية تصميم دوائر تصفية الصوت مثل مرشح التمرير العالي ودوائر مرشح التمرير المنخفض دون عناء دون المرور بمتاعب المحاكاة والحسابات المعقدة. ستمكّن التصميمات المقدمة من إنشاء دوائر التصفية فقط لنطاقات التردد المحددة المطلوبة وحظر جميع الترددات الأخرى غير المرغوب فيها.

ما هو مرشح الترددات العالية

كما يوحي الاسم ، تم تصميم دائرة مرشح التمرير العالي لتوهين جميع الترددات التي تقل عن تردد محدد محدد ، وتمرير أو السماح لجميع الترددات فوق هذا الحد. المبدأ هو عكس دائرة مرشح التمرير المنخفض.

يكون نطاق القطع بشكل عام في نطاق تردد أعلى نسبيًا (بالكيلوهرتز) ،

يوضح الرسم البياني التالي لاستجابة مرشح التمرير العالي صورة شكل الموجة التي تشير إلى كيفية إضعاف أو منع جميع الترددات التي تقل عن عتبة القطع المحددة تدريجيًا ، مع انخفاض التردد.

تم تكوين الصورتين التاليتين كدوائر تصفية قياسية عالية التمرير ، حيث تم تصميم الأولى للعمل مع إمداد مزدوج بينما تم تحديد الثانية للعمل مع مصدر واحد.

في كل من التكوينات المذكورة أعلاه ، تشكل opamp المكون النشط للمعالجة المركزية ، بينما يتم تقديم المقاومات والمكثفات المرتبطة بها عبر دبابيس الإدخال في opamp لتحديد نقطة قطع مرشح التمرير العالي ، اعتمادًا على كيفية قيم هذه يتم حساب المكونات السلبية حسب مواصفات أو متطلبات المستخدمين.

كيفية تصميم مرشح تمرير عالي مخصص

كما هو مقترح ، لتصميم دائرة مرشح تمرير عالي بسرعة ، يمكن استخدام الصيغ التالية والخطوات اللاحقة لحساب المقاومات والمكثفات ذات الصلة.

أولاً ، حدد قيمة مناسبة بشكل عشوائي لـ C1 أو C2 ، يمكن أن يكون كلاهما متطابقًا.

بعد ذلك ، احسب R1 باستخدام الصيغة التالية:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x التردد

هنا يشير مصطلح 'التردد' إلى عتبة قطع التمرير العالي المرغوبة والتي يجب أن يتم تخفيف أو تجاهل الترددات الأخرى غير المرغوب فيها تدريجيًا.

أخيرًا ، احسب R2 بنفس الطريقة المذكورة أعلاه باستخدام المعادلة التالية:

R2 = 1/2 √2 x x C1 x التردد

يمكن رؤية إصدار العرض الفردي لدائرة مرشح التمرير العالي يتضمن مكثفًا آخر Cout ليس حرجًا على الإطلاق ويمكن أن يكون حوالي 100 أو 1000 مرة أكثر من C1.

توضح المناقشات أعلاه كيف يمكن لأي شخص ببساطة حساب وتصميم دائرة مرشح عالي التمرير بسرعة لتطبيق معين يمكن أن يكون دائرة تحكم ثلاثية ، 10 التعادل الرسم الفرقة أو دائرة المسرح المنزلي وما إلى ذلك.

كيف تعمل مرشحات تمرير منخفض

كما يوحي الاسم دوائر مرشح تمرير منخفض تم تصميمها لتمرير أو إجراء نطاق مفضل للتردد أقل أو أقل من عتبة القطع المرغوبة ، وتخفيف أو منع الترددات فوق هذه القيمة تدريجياً.

عادةً ما يتم استخدام opamps لصنع دوائر التصفية هذه ، نظرًا لأن opamps هي الأنسب لهذه التطبيقات نظرًا لخصائصها متعددة الاستخدامات للغاية.

رسم بياني يوضح التكرار مقابل الكسب

يوفر الرسم البياني التالي استجابة تردد مرشح التمرير المنخفض النموذجية فيما يتعلق بالكسب ، يمكننا أن نرى بوضوح كيف تضعف الاستجابة (تنخفض تدريجياً) مع زيادة التردد بعد حد القطع المعين.

الصور التالية تصور المعيار opamp على أساس دوائر تصفية تمرير منخفض . يحتاج الأول إلى تشغيله بمصدر مزدوج ، والثاني يعمل باستخدام جهد إمداد واحد.

تصميم دائرة مرشح تمرير منخفض مخصصة

المكونات R1 و R2 و C1 و C2 التي تم تكوينها باستخدام دبابيس إدخال غير مقلوبة (+) وعكس (-) من opamp تحدد بشكل أساسي نطاق القطع للمرشح ، ويجب حسابها على النحو الأمثل أثناء التصميم الدائرة.

لحساب هذه المعلمات وتصميم دائرة مرشح تمرير منخفض بسرعة خلال دقائق ، يمكن للمرء استخدام الصيغ التالية والخطوات الموضحة:

نحتاج أولاً إلى العثور على C1 وهو ما يمكننا القيام به عن طريق تحديد أي قيمة بشكل تعسفي وفقًا لراحتنا.

بعد ذلك ، يمكننا حساب C2 بالصيغة:

C2 = C1 × 2

يمكن أن تكون R1 و R2 متطابقتين ، ويمكن حسابهما باستخدام الصيغة التالية:

R1 أو R2 = 1/2 √2 x π x C1 x التردد.

هنا 'التردد' هو النطاق الذي يتوقع أن يحدث فيه انتقال القطع ، أو نطاق القطع المطلوب.

قيم Cin و Cout الموضحة في مرشح تمرير منخفض واحد ليست حرجة ويمكن أن تكون أي 100 إلى 1000 مرة من C1 ، مما يعني أنه إذا اخترت C1 كـ 0.1 فائق التوهج ، فيمكن أن تكون في أي مكان بين 10 فائق التوهج و 100 فائق التوهج إلخ. قد يتم اختيار مواصفات الجهد لتكون ضعف جهد التغذية المستخدم.

المقاومات كلها مصنفة 1/4 واط ، 5٪ أو 1٪.

هذا كل شيء! ... باستخدام التقنية البسيطة المذكورة أعلاه ، يمكنك تصميم مرشح تمرير منخفض جيد بشكل معقول بسرعة واستخدامه لتطبيق معين يمكن أن يتضمن دائرة موسيقى عالية الجهير ، و المتحدث النشط عبر الشبكة أو نظام المسرح المنزلي وما إلى ذلك.

مزيد من المعلومات: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view؟usp=sharing