Φίλτρο διακοπής ζώνης | Σημαντικοί ορισμοί, έννοιες, τύποι και 10+ Συχνές Ερωτήσεις με Απάντηση.

Σε αυτό το άρθρο θα μελετήσουμε μια σε βάθος ανάλυση του Band-Stop Filter. Ας μάθουμε σημεία συζήτησης.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ : Φίλτρο διακοπής ζώνης

Τι είναι ένα φίλτρο απόρριψης / διακοπής ενεργής ζώνης;

Ορισμός φίλτρου διακοπής ζώνης

"Το φίλτρο απόρριψης ζώνης συνδυάζεται με φίλτρο χαμηλής διέλευσης και υψηλού περάσματος που εξαλείφει τις συχνότητες ή σταματά μια συγκεκριμένη ζώνη συχνοτήτων. "

Η απόρριψη ζώνης επιτυγχάνεται με την παράλληλη σύνδεση ενός τμήματος υψηλής διέλευσης με ένα τμήμα χαμηλής διέλευσης. Τώρα, ο γενικός κανόνας είναι ότι, η συχνότητα αποκοπής πρέπει να είναι υψηλότερη από τη συχνότητα αποκοπής της περιοχής χαμηλής διέλευσης.

Υπάρχει ένας άλλος τρόπος για να το δημιουργήσετε. Εάν ενσωματωθεί ένα σύστημα πολλαπλών ανατροφοδοτήσεων με έναν αθροιστή, τότε λειτουργεί όπως η επιθυμητή λειτουργία. Ονομάζεται ως εγκοπή.

Η απόκριση συχνότητας ενός φίλτρου ζώνης υπολογίζεται λαμβάνοντας υπόψη τη συχνότητα και το κέρδος.

φίλτρο διακοπής ζώνης
 Η απόκριση συχνότητας ενός φίλτρου διακοπής ζώνης 

                                                                   

Το εύρος ζώνης επιλέγεται μέσω της μικρότερης και μεγαλύτερης συχνότητας αποκοπής. Το φίλτρο εγκοπής χρησιμοποιείται για την αφαίρεση της μοναδικής συχνότητας. Από αυτήν την απόκριση συχνότητας, μπορούμε επίσης να αποκτήσουμε κυματισμό Passband και κυματισμό ζώνης διακοπής.

                                 Pass Band Ripple = -20log10(1 ∂p) dB

                                 Διακοπή Band Ripple = -20log1o(s) dB

Πού ∂p= απόκριση μεγέθους του φίλτρου ζώνης πρόσβασης

             ∂s= απόκριση μεγέθους του φίλτρου διακοπής ζώνης

Φίλτρο διακοπής ζώνης

Τι είναι το φίλτρο stop band; | Τι είναι το φίλτρο διακοπής μπάντας;

Το φίλτρο Bandstop απορρίπτει μια συγκεκριμένη ζώνη συχνοτήτων και επιτρέπει ένα άλλο συστατικό συχνότητας του κύριου σήματος. Εάν η ζώνη συχνότητας είναι στενή, το φίλτρο ζώνης διακοπής είναι γνωστό ως Φίλτρο εγκοπών. Το φίλτρο εξασθενεί τη συγκεκριμένη ζώνη. Το φίλτρο έχει πολλές εφαρμογές.

Για παράδειγμα, ένα φίλτρο διακοπής ζώνης έχει σχεδιαστεί για να απορρίπτει συχνότητες μεταξύ 2.5 GHz και 3.5 GHz. Το φίλτρο θα επιτρέπει στοιχεία συχνότητας χαμηλότερα από 2.5 GHz και πάνω από 3.5 GHz. Το φίλτρο θα Εξερευνήσουμε το φίλτρο στις παρακάτω ενότητες.

Ζώνη διέλευσης και ζώνη διακοπής φίλτρου

Πριν καταδυθούμε σε λεπτομέρειες για την απόρριψη ή την απόρριψη μπάντας, ας καταλάβουμε τι σημαίνει το band band και το stop band. Μια ζώνη πρόσβασης είναι το εύρος ζώνης συχνοτήτων που επιτρέπεται από ένα φίλτρο. Από την άλλη πλευρά, μια ζώνη διακοπής είναι η ζώνη συχνοτήτων από την οποία δεν επιτρέπεται να περάσει ένα φίλτρο. Για ένα φίλτρο ζώνης, υπάρχουν δύο ζώνες πρόσβασης και μία ζώνη διακοπής.

Ορισμός φίλτρου διακοπής ζώνης

Το φίλτρο διακοπής ζώνης μπορεί να οριστεί ως το φίλτρο που εξασθενεί ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων και επιτρέπει άλλα κύρια στοιχεία σήματος.

Τι κάνει ένα φίλτρο στοπ μπάντας;

Όπως υποδηλώνει το όνομα, ένα φίλτρο διακοπής ζώνης απλώς «σταματά την μπάντα». Αυτό σημαίνει ότι μια αντίσταση φίλτρου διακοπής ζώνης δεν επιτρέπει σε μια συγκεκριμένη ζώνη συχνότητας να περάσει από το

Σε ποιες περιπτώσεις χρησιμοποιείται ένα φίλτρο στοπ μπάντας

Όταν υπάρχει ανάγκη εξασθένισης μιας συγκεκριμένης ζώνης συχνοτήτων και διέλευσης άλλων στοιχείων συχνότητας, χρησιμοποιείται φίλτρο διακοπής ζώνης. Τα φίλτρα Bandstop είναι χρήσιμα σε διάφορες εφαρμογές.

Εφαρμογές φίλτρου διακοπής ζώνης

Όντας ένας πολύ σημαντικός τύπος φίλτρου, τα φίλτρα bandstop έχουν διάφορες εφαρμογές. Ας μάθουμε μερικές από τις εφαρμογές.

  1. Ιατρική Μηχανική: Τα φίλτρα Bandstop χρησιμοποιούνται στην ιατρική μηχανική. Όπως - σε μηχάνημα ΗΚΓ. Τα φίλτρα bandstop 60 Hz χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση της συχνότητας τροφοδοσίας από την έξοδο.
  2. Μηχανική ήχου: Τα φίλτρα Bandstop έχουν τεράστιες εφαρμογές στην τεχνολογία ήχου. Αφαιρούν τις ανεπιθύμητες αιχμές και τους θορύβους από την παρτιτούρα και παρέχουν καλή ποιότητα ήχου.
  3. Τηλεπικοινωνία: Τα φίλτρα Bandstop χρησιμοποιούνται σε τηλεφωνικές συνδέσεις για την απομάκρυνση του εσωτερικού θορύβου από τις γραμμές.
  4. Ραδιοεπικοινωνία: Τα φίλτρα απορρίψεων μπάντας χρησιμοποιούνται ευρέως σε ραδιοφωνικούς σταθμούς για τη μετάδοση καλύτερης ποιότητας ήχου.
  5. Οπτικά φίλτρα: Τα φίλτρα διακοπής ζώνης χρησιμοποιούνται για να αποκλείσουν ορισμένα μήκη κύματος φωτός σε ένα σύστημα οπτικής επικοινωνίας.
  6. Επεξεργασία ψηφιακής εικόνας: Τα φίλτρα Bandstop χρησιμοποιούνται επίσης στην ψηφιακή επεξεργασία εικόνας για την αφαίρεση ορισμένων περιοδικών θορύβων.
  7. Διάφορα: Κάθε φορά που υπάρχει ανάγκη να αφαιρεθεί ο θόρυβος μιας συγκεκριμένης συχνότητας, χρησιμοποιείται ένα φίλτρο διακοπής ζώνης.

Διάγραμμα φίλτρου διακοπής ζώνης

Αυτό το άρθρο εξηγεί το φίλτρο bandstop με διάφορα διαγράμματα κυκλώματος, μπλοκ διαγράμματα και γραφήματα. Αυτό το άρθρο περιλαμβάνει ένα μπλοκ διάγραμμα, απόρριψη ζώνης με op-amp, απόκριση συχνότητας διακοπής ζώνης, παθητικά κυκλώματα, γραφήματα bode.

Διάγραμμα κυκλώματος φίλτρου διακοπής ζώνης

Το φίλτρο ζώνης μπορεί να σχεδιαστεί με διάφορους τρόπους. Μπορεί να είναι ενεργοί τύποι (που έχει op-amp). Μπορεί να είναι για παθητικά είδη (χωρίς ενισχυτή). Οι ενεργοί τύποι έχουν πολλές ποικιλίες, καθώς και τα παθητικά φίλτρα έχουν επίσης διαφορετικό στυλ. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο υπάρχουν επίσης διάφορα κυκλώματα. Σε αυτό το άρθρο, σχεδόν όλα τα πιθανά μαθήματα δίνονται παρακάτω. Ελέγξτε το απαραίτητο.

Μπλοκ διάγραμμα φίλτρου διακοπής ζώνης

Το φίλτρο bandstop είναι ένας συνδυασμός τόσο φίλτρων υψηλής διέλευσης όσο και φίλτρων χαμηλής διέλευσης και ενός άλλου παράγοντα ενίσχυσης για το φίλτρο. Το μπλοκ διάγραμμα δίνεται παρακάτω.

Φίλτρο διακοπής στενής ζώνης

Εάν η συχνότητα του φίλτρου ζώνης περιορίζεται από το γενικό, το φίλτρο είναι συχνά γνωστό ως φίλτρο Notch(υπερσύνδεσμος) ή στενό φίλτρο μπάντας.

Απλό φίλτρο διακοπής ζώνης

Σε αντίθεση με τα φίλτρα εγκοπής ή φίλτρα υψηλότερης τάξης, το απλό φίλτρο ζώνης είναι ένα βασικό φίλτρο που εξασθενεί μια συγκεκριμένη ζώνη συχνότητας επιτρέποντας άλλες ζώνες.

Φίλτρο διακοπής μπάντας op-amp | Φίλτρο διακοπής ζωνών χρησιμοποιώντας op-amp

Τα ενεργά φίλτρα bandstop σχεδιάζονται με λειτουργικούς ενισχυτές. Το Op-amp είναι μία από τις πιο σημαντικές συσκευές στην κατασκευή φίλτρου. Στα παθητικά φίλτρα, καθώς δεν υπάρχει op-amp, δεν υπάρχει ενίσχυση. Έτσι, η χρήση του op-amp ως στοιχείου κυκλώματος δίνει ενίσχυση.

Κύκλωμα φίλτρου διακοπής ζώνης | Κύκλωμα φίλτρου Bandstop χρησιμοποιώντας op-amp | Διάγραμμα κυκλώματος φίλτρου Bandstop

Αυτό το φίλτρο αποτελείται από ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης, ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης και έναν ενισχυτή αθροίσεων για να αθροίσουμε το o/p του lpf και του hpf. Το κύκλωμα φαίνεται παρακάτω.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ φίλτρου bandpass και φίλτρου διακοπής ζώνης;

Φίλτρο διέλευσης ζώνης έναντι φίλτρου διακοπής ζώνης

Υπάρχουν θεμελιώδεις διαφορές μεταξύ του bandpass και του φίλτρου bandstop.

Η κύρια αρχή του α φίλτρο ζώνης είναι ότι επιτρέπει μια συγκεκριμένη ζώνη συχνοτήτων. Ταυτόχρονα, το κύριο δόγμα του το φίλτρο bandstop είναι ότι μπλοκάρει μια συγκεκριμένη ζώνη συχνοτήτων.

Ας πάρουμε ένα παράδειγμα για να το δείξουμε. Ας πούμε ότι υπάρχει χαμηλότερη συχνότητα διακοπής του Ροή και υψηλότερη συχνότητα διακοπής ψηλά. Τώρα, για ένα φίλτρο bandpass, η συχνότητα μεταξύ της χαμηλότερης και της υψηλότερης διακοπής θα περάσει μόνο, και άλλα εξαρτήματα κάτω από Ροή και πάνω από το fψηλά δεν θα περάσει.

Τώρα, για ένα φίλτρο διακοπής ζώνης, η ζώνη συχνοτήτων χαμηλότερη Ροή, και παραπανω fψηλά θα περάσει. Αλλά η ζώνη μεταξύ του ορίου συχνότητας δεν θα περάσει.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ φίλτρου εγκοπής και φίλτρου διακοπής ζώνης;

Φίλτρο διακοπής ζώνης έναντι φίλτρου εγκοπής

Ένα φίλτρο εγκοπών είναι ένας τύπος φίλτρου μπάντας. Η κύρια διαφορά μεταξύ τους είναι ότι ένα φίλτρο εγκοπών εξασθενεί μια στενότερη ζώνη συχνότητας από ένα φίλτρο επένδυσης. Με άλλα λόγια, τα φίλτρα bandstop έχουν μια ευρύτερη ζώνη συχνοτήτων για εξασθένηση.

Φίλτρο διακοπής ζώνης RLC | Φίλτρο διακοπής ζώνης RLC

Το φίλτρο διακοπής ζώνης μπορεί να σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας βασικά εξαρτήματα όπως αντίσταση, πυκνωτή και επαγωγέα. Υπάρχουν δύο τρόποι ανάπτυξης του φίλτρου-1. Φίλτρο απόρριψης παράλληλης ζώνης RLC ή Φίλτρο απόρριψης ζώνης παράλληλου συντονισμού, και 2. Φίλτρο απόκρισης ζώνης συντονισμένης σειράς RLC. Καθώς χρησιμοποιούμε παθητικά στοιχεία, έτσι και τα δύο φίλτρα θα είναι παθητικών τύπων.

Κύκλωμα RLC φίλτρου διακοπής ζώνης

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ένα φίλτρο ζώνης μπορεί να σχεδιαστεί με βασικά στοιχεία όπως - αντίσταση, πυκνωτής και επαγωγέας. Υπάρχουν δύο τρόποι ανάπτυξης των κυκλωμάτων. Οι μέθοδοι συζητούνται παρακάτω.

Παράλληλο φίλτρο διακοπής μπάντας RLC | Φίλτρο διακοπής παράλληλης ζώνης

Ένα παράλληλο φίλτρο ζώνης RLC είναι ένα κύκλωμα δεξαμενής. Λειτουργεί επίσης καλά ως εξασθενητής συχνότητας καθώς το κύκλωμα της δεξαμενής παρέχει μεγάλη αντίσταση. Η παρακάτω εικόνα δείχνει το διάγραμμα κυκλώματος ενός παράλληλου φίλτρου rlc bandstop.

Φίλτρο διακοπής παράλληλης συντονιστικής ζώνης

Το παράλληλο συντονιστικό φίλτρο επένδυσης είναι επίσης γνωστό ως παράλληλο φίλτρο επένδυσης rlc. Οι λεπτομέρειες του κυκλώματος και του φίλτρου δίνονται προηγουμένως.

Σειρά αντηχητικού φίλτρου μπάντας | σειρά φίλτρου διακοπής ζώνης RLC

Τα κύρια όργανα για αυτό το φίλτρο είναι - πυκνωτής και επαγωγέας. Όπως υποδηλώνει το όνομα, ο επαγωγέας και ο πυκνωτής διατηρούνται σε σειρά. Αυτό το μέρος είναι το φίλτρο. Σε συντονισμό, το κύκλωμα μπορεί να εξασθενίσει ορισμένες συχνότητες πριν φτάσει στο φορτίο. Η παρακάτω εικόνα δείχνει το διάγραμμα κυκλώματος του κύκλου συντονισμού σειράς.

Παθητικό κύκλωμα φίλτρου μπανέτας | Παθητικό φίλτρο διακοπής ζώνης

Το παθητικό φίλτρο ζώνης αποτελείται από παθητικά εξαρτήματα, όπως - αντίσταση, επαγωγέας και πυκνωτής κλπ. Τα κυκλώματα που δόθηκαν προηγουμένως αποτελούν παράδειγμα τέτοιων φίλτρων. Αυτά τα φίλτρα δεν διαθέτουν ενισχυτές λειτουργίας. Έτσι, δεν υπάρχει διαδικασία ενίσχυσης. Ένα φίλτρο διακοπής παθητικής ζώνης αποτελείται από παθητικό hpf και παθητικό lpf.

Ενεργό φίλτρο διακοπής ζώνης

Σε αντίθεση με τα παθητικά φίλτρα bandstop, τα ενεργά φίλτρα απόρριψης μπάντας συνοδεύονται από ενεργά συστατικά. Το πιο σημαντικό ενεργό μέρος είναι ο λειτουργικός ενισχυτής που εισάγει επίσης ενίσχυση. Κύκλωμα χρησιμοποιώντας op-amp ή λειτουργικά διαγράμματα φίλτρων bandstop δίνονται προηγουμένως σε αυτό το άρθρο.

Ενεργός σχεδιασμός φίλτρου ζώνης | σχεδιασμός φίλτρου από επένδυση | φίλτρο στοπ μπάντας σχεδιασμού

Ας σχεδιάσουμε ένα φίλτρο διακοπής μπάντας. Η κεντρική συχνότητα θα είναι 2 KHz. Το εύρος ζώνης θα είναι -3 dB των 200 Hz. Πάρτε την τιμή του πυκνωτή ως ένα uF.

Έτσι fN = 2000 Hz, BW = 200 Hz, C = 1 uF.

Αρχικά υπολογίστε το R. R = 1 / 4πfN C,

R = 39.78 ohm.

Ο συντελεστής ποιότητας: Q = fN / BW = 2000/200 = 10

Η τιμή της συνάρτησης ανατροφοδότησης: K = 1 - (1/ 4Q)

Or, K = 1 - (1/40)

Or, Κ = 0.975

Ας μάθουμε την αξία των αντιστάσεων.

K = R4 / (R3 + R4)

Η τιμή R4 θεωρείται ότι είναι 20 kΩ.

Το R3 έρχεται ως: R3 = R4 - 0.975 R4 = 20000 - 0.975 * 20000 = 500 Ω

Το βάθος εγκοπής είναι: 1/Q = 1/10 = 0.1

Το βάθος σε ντεσιμπέλ έρχεται ως: 20log (0.1) = -20 db.

Λειτουργία μεταφοράς φίλτρου διακοπής ζώνης

Η συνάρτηση μεταφοράς μιας συσκευής αναφέρεται σε μια μαθηματική συνάρτηση που παρέχει έξοδο για κάθε είσοδο. Η λειτουργία μεταφοράς ενός φίλτρου διακοπής ζώνης δίνεται παρακάτω.

H (s) = \ frac {(S^{2} + w^{2})} {S^{2} + \ frac {Sw_p} {Q} + w_p^{2}}

Λειτουργία μεταφοράς φίλτρου δεύτερης τάξης μπάντας

Η έκφραση συνάρτησης μεταφοράς για τη λειτουργία μεταφοράς φίλτρου ζώνης δεύτερης τάξης δίνεται παρακάτω.

H_ {f} = \ frac {K (1+ S^{2})} {1 + 2 (2-k) .S + S^2)}

Απόκριση φάσης φίλτρου διακοπής ζώνης | γράφημα φίλτρου διακοπής ζώνης

Η απόκριση φάσης αντιπροσωπεύει την έξοδο φάσης του φίλτρου ζώνης, ενώ το κάτω αντιπροσωπεύει την απόκριση φάσης.

πίστωσης: Επαγωγική φόρτωσηBand-Reject Filter Response, επισημαίνεται ως δημόσιος τομέας, περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με Wikimedia Commons

Εύρος ζώνης φίλτρου διακοπής ζώνης | εύρος ζώνης του φίλτρου ζώνης διακοπής

Το εύρος ζώνης του φίλτρου ζώνης εξαρτάται από την απαίτηση. Το εύρος ζώνης είναι το εύρος των συχνοτήτων. στο οποίο το φίλτρο θα εξασθενήσει. Γενικά, το εύρος ζώνης αναφέρεται ως προδιαγραφή ενός φίλτρου.

Η παλμική απόκριση του φίλτρου διακοπής ζώνης

Το φίλτρο Bandstop ή μπάντας-απόρριψης μπορεί να σχεδιαστεί ψηφιακά. Υπάρχουν δύο τύποι φίλτρων ψηφιακής απόρριψης ζώνης, αυτά είναι-Άπειρη απόκριση ώσης (IIR) και απόκριση πεπερασμένης ώσης (FIR). Η μέθοδος FIR είναι πιο δημοφιλής.

Υπάρχουν δύο μέθοδοι σχεδιασμού του φίλτρου FIR. Είναι επίσης γνωστά ως μη αναδρομικά φίλτρα. Οι μέθοδοι είναι-1. Μέθοδος παραθύρου & 2. Μέθοδος σταθμισμένου-Τσεμπίσεφ.

Ζώνη διακοπής φίλτρου χαμηλής διέλευσης

Τα φίλτρα χαμηλής διέλευσης επιτρέπουν τα εξαρτήματα χαμηλότερης συχνότητας ενός φίλτρου και απορρίπτουν τα στοιχεία υψηλότερης συχνότητας. Έτσι, για το φίλτρο χαμηλής διέλευσης, η ζώνη διακοπής είναι το συστατικό υψηλής συχνότητας.

Φίλτρο στοπ κλειδιών Sallen

Το κλειδί Sallen είναι μια άλλη τοπολογία σχεδιασμού φίλτρων. Το φίλτρο bandstop μπορεί επίσης να δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας την τοπολογία. Η τοπολογία κλειδιού Sallen έχει σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας ενισχυτές λειτουργίας για τη δημιουργία φίλτρων υψηλότερης τάξης. Έτσι, μπορούμε να καταλάβουμε ότι αυτή η τοπολογία είναι για ενεργά φίλτρα. 

Η βασική τοπολογία του κλειδιού Sallen συνοδεύεται από έναν μη αναστρέψιμο ενισχυτή και δύο αντιστάσεις. Δημιουργεί ένα κύκλωμα πηγής ελέγχου τάσης ή κύκλωμα VCVS. Το κύκλωμα παρέχει υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου και χαμηλή σύνθετη αντίσταση εξόδου που είναι χρήσιμη για την αναλογία φίλτρων.

Αυτή η τοπολογία Sallen Key παρέχει επίσης καλή σταθερότητα του συστήματος, κάτι που προτείνεται ιδιαίτερα. Το κύκλωμα είναι επίσης πολύ απλό. Συνδέονται το ένα μετά το άλλο για να επιτύχουν φίλτρα υψηλότερης τάξης. Το διάγραμμα κυκλώματος του φίλτρου απόρριψης ζώνης χρησιμοποιώντας τοπολογία κλειδιού Sallen δίνεται παρακάτω.

Εξίσωση φίλτρου διακοπής ζώνης | τύπος φίλτρου διακοπής ζώνης

Υπάρχουν μερικές σημαντικές εξισώσεις για το σχεδιασμό ενός φίλτρου διακοπής ζώνης. Χρησιμοποιώντας αυτές τις εξισώσεις, μπορούμε να βρούμε σημαντικές παραμέτρους. Αλλά μία από τις τιμές της παραμέτρου θα πρέπει να παρέχεται όπως απαιτείται για το σχεδιασμό του φίλτρου.

Η εξίσωση κανονικής συχνότητας:

f = \ frac {1} {2 \ pi RC}

Αποκοπή χαμηλότερης συχνότητας:

f_L = \ frac {1} {2 \ pi R_L C}

Η αποκοπή υψηλότερης συχνότητας:

f_H = \ frac {1} {2 \ pi R_H C}

Εδώ, το RL είναι χαμηλότερη αντίσταση, και RH είναι υψηλότερη αντίσταση.

  • Η κεντρική συχνότητα:

f_C = \ sqrt {f_L * f_H}

  • Το εύρος ζώνης:

f_ {BW} = f_H - f_L

  • Ο συντελεστής Q του φίλτρου:

Q = \ frac {f_C} {f_ {BW}}

Παράδειγμα φίλτρου διακοπής ζώνης

Το φίλτρο bandstop είναι μια σημαντική έννοια που έχει αρκετές εφαρμογές. Γι 'αυτό υπάρχουν και αρκετά παραδείγματα. Υπάρχει φίλτρο διακοπής ζώνης για τον αποκλεισμό συγκεκριμένων συχνοτήτων. Όπως - Φίλτρο διακοπής ζώνης 2.4 GHz. Υπάρχει φίλτρο απόρριψης ζώνης για τον αποκλεισμό στενότερων ζωνών συχνοτήτων, όπως το φίλτρο Notch, το οποίο έχει πολλές εφαρμογές. Φίλτρα επένδυσης ήχου, φίλτρα οπτικής απόρριψης ζώνης, ψηφιακά αναλογικά φίλτρα είναι μερικά από τα παραδείγματά του.

Φίλτρο διακοπής μπάντας 60 Hz

Από το όνομα του φίλτρου, μπορούμε να καταλάβουμε ότι αυτό το φίλτρο επένδυσης μπάντας έχει σχεδιαστεί για εξασθένηση ζωνών συχνοτήτων 60 Hz. Τώρα, προκύπτει το ερώτημα γιατί το φίλτρο απόρριψης μπάντας 60 Hz είναι τόσο δημοφιλές. Είναι επειδή, στις ΗΠΑ, η συχνότητα παροχής τους είναι 60 Hz. Έτσι, στις περισσότερες περιπτώσεις, όταν υπάρχει παρεμβολή της συχνότητας τροφοδοσίας με το σήμα εργασίας, χρησιμοποιείται φίλτρο στοπ μπάνιου 60 Hz για την αφαίρεση της ζώνης συχνοτήτων από την έξοδο.

Φίλτρο διακοπής ζώνης bode plot | απόκριση συχνότητας φίλτρου διακοπής ζώνης | απόκριση συχνότητας φίλτρου διακοπής ζώνης

Αρχικά, ας καταλάβουμε τι σημαίνει το σχέδιο κατοικίας. Το διάγραμμα κατοικίας αναφέρεται στο γράφημα της απόκρισης συχνότητας μιας συσκευής. Η συχνότητα η απόκριση του φίλτρου απόρριψης ζώνης παρουσιάζεται παρακάτω.

πίστωσης: Μάικλ ΦράιΠαθητικό φίλτρο Band-stop Bode Plot, επισημαίνεται ως δημόσιος τομέας, περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με Wikimedia Commons

Συχνότητα διακοπής φίλτρου διακοπής ζώνης | συχνότητα διακοπής του φίλτρου διακοπής ζώνης

Η συχνότητα διακοπής ενός φίλτρου απόρριψης ζώνης αναφέρεται στη συχνότητα της ζώνης προς εξασθένηση. Υπάρχουν τύποι για αποκοπή χαμηλότερης συχνότητας και διακοπή υψηλότερης συχνότητας.

Η χαμηλότερη συχνότητα διακοπής: fL = 1 / 2π RL C

Η υψηλότερη συχνότητα διακοπής: fH = 1 / 2π RH C

Επεξεργασία εικόνας φίλτρου διακοπής ζωνών

Το φίλτρο bandstop χρησιμοποιείται στην επεξεργασία εικόνας. Υπάρχουν διάφοροι τύποι θορύβων. Οι θόρυβοι επαναλαμβάνονται. Έχουν συγκεκριμένες συχνότητες. Ένα φίλτρο διακοπής ζώνης παραλείπει τέτοιους θορύβους. Αρχικά, η συχνότητα ταιριάζει με τη συχνότητα θορύβου. Στη συνέχεια, το φίλτρο bandstop αφαιρεί τους θορύβους και κάνει την εικόνα καλύτερη.

Ζώνη φίλτρου στάσης πόλο-μηδενικό διάγραμμα

Ένα φίλτρο απόρριψης ζώνης μπορεί να σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας δύο μηδενικά τοποθετημένα στο ± jω0. Αυτοί οι τύποι σχεδίων δεν έχουν κέρδος ενότητας σε μηδενική συχνότητα. Ένα φίλτρο εγκοπών μπορεί να αναπτυχθεί τοποθετώντας δύο πόλους κοντά στα μηδενικά.

Bandstop φίλτρο χρησιμοποιώντας op-amp 741

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα φίλτρα απόρριψης ζώνης μπορούν να σχεδιαστούν χρησιμοποιώντας λειτουργικούς ενισχυτές. Αυτό είναι γνωστό ως δημιουργία ενεργών φίλτρων απόρριψης ζώνης. Τα φίλτρα απόρριψης ζώνης αποτελούνται από φίλτρα χαμηλής διέλευσης και υψηλής διέλευσης. Και τα δύο αυτά φίλτρα απαιτούν λειτουργικούς ενισχυτές για να σχεδιαστούν. Το Op-amp 741 χρησιμοποιείται εδώ. Ένας άλλος αθροιστικός op-amp είναι επίσης απαραίτητος για να αθροίσει τις εξόδους των προηγούμενων φίλτρων και να δώσει ενίσχυση. Το Op-amp 741 μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλες αυτές τις περιπτώσεις.

Φίλτρο εγκοπής διακοπής ζώνης

Ένα φίλτρο εγκοπής μπάντας είναι απλώς ένας ειδικός τύπος φίλτρου απόρριψης ζώνης. Το φίλτρο εγκοπής Bandstop έχει στενότερο εύρος ζώνης από το συνηθισμένο φίλτρο απόρριψης ζώνης. Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με το φίλτρο εγκοπών, ανατρέξτε στο άρθρο μου Φίλτρο εγκοπών.

Φίλτρο διακοπής ζώνης έναντι φίλτρου μπάντας

 Το όνομα και των δύο φίλτρων εξηγεί τη διαφορά μεταξύ τους. Εδώ ζώνη σημαίνει το εύρος συχνοτήτων. Το φίλτρο Bandpass επιτρέπει στη συγκεκριμένη ζώνη να περάσει μέσα από το φίλτρο και εξασθενεί άλλα εξαρτήματα. Ταυτόχρονα, τα φίλτρα απόρριψης ζώνης εξασθενούν τη συγκεκριμένη ζώνη συχνότητας, ενώ θα επιτρέπουν και άλλα μέρη.

Χαρακτηριστικά του φίλτρου διακοπής ζώνης

Το φίλτρο bandstop έχει πολλά χαρακτηριστικά. Μερικά από αυτά παρατίθενται παρακάτω.

  1. Διαθέτει δύο ζώνες πρόσβασης και μία ζώνη διακοπής.
  2. Έρχεται με συνδυασμό lpf και hpf.
  3. Εάν το φίλτρο bandstop έχει μικρό εύρος ζώνης, είναι ένα φίλτρο εγκοπής που έχει μεγάλο βάθος.
  4. Τα φίλτρα Bandstop είναι επίσης γνωστά ως φίλτρα απόρριψης ζώνης καθώς «απορρίπτει» την καθορισμένη ζώνη.

Φίλτρο διακοπής σταθερής ζώνης k

Το σταθερό φίλτρο k είναι μια άλλη τοπολογία σχεδιασμού ενός φίλτρου. Είναι μια αρκετά απλή τοπολογία, αλλά έχει ένα μειονέκτημα. Εδώ, το 'k' αναφέρεται ως το επίπεδο σύνθετης αντίστασης του φίλτρου. Είναι επίσης γνωστή ως ονομαστική σύνθετη αντίσταση. Η αντίσταση τερματισμού θεωρείται επίσης ως 'k' ohms (Rk2 = κ2). Το φίλτρο ζώνης με τοπολογία σταθερής k φαίνεται παρακάτω.

Διαδικασία σχεδιασμού: Αρχικά, πρέπει να καθοριστούν η κεντρική συχνότητα, το εύρος ζώνης και η προβλεπόμενη χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση. Στη συνέχεια, ακολουθήστε τα βήματα.

  1. Υπολογίστε το Γ2 χρησιμοποιώντας wH -wL = RkC2w02/ 2.
  2. Υπολογίστε το L2 χρησιμοποιώντας το L2 = 1/β02C2.
  3. Υπολογίστε το L1 χρησιμοποιώντας το L1 = κ2C2, όπως ο Λ1/C2= κ2.
  4. Υπολογίστε το Γ1 χρησιμοποιώντας C1 = 1/β02L1.

Διαφορά μεταξύ φίλτρου ζώνης και φίλτρου διακοπής ζώνης

Υπάρχει μόνο μια θεμελιώδης διαφορά μεταξύ αυτών των φίλτρων. Ότι μπορούμε να ερμηνεύσουμε από τα ονόματα. Όπως υποδηλώνει το όνομα, το φίλτρο bandpass επιτρέπει να περάσει η καθορισμένη ζώνη συχνοτήτων, εξασθενώντας άλλα εξαρτήματα. Ταυτόχρονα, το φίλτρο απόρριψης ζώνης εξασθενεί την επιλεγμένη ζώνη και επιτρέπει στα άλλα μέλη.

Ας πάρουμε ένα παράδειγμα για να καταδείξουμε τη διαφορά μεταξύ τους. Ας πούμε ότι η χαμηλότερη συχνότητα διακοπής είναι Flow και η υψηλότερη συχνότητα διακοπής είναι Fhigh. Ένα φίλτρο bandpass θα επιτρέψει τη ζώνη συχνοτήτων, η οποία είναι ίση με την High -Flow. Από την άλλη πλευρά, το φίλτρο απορρίψεων της ζώνης θα αποκλείσει το ίδιο εύρος ζώνης, αλλά θα επιτρέψει στο άλλο.

Φίλτρο διακοπής ζώνης FIR

Το FIR ή το πεπερασμένο φίλτρο απόκρισης ώθησης είναι ένα ψηφιακό φίλτρο μπάντας. Ο τύπος ενός φίλτρου FIR bandstop δίνεται παρακάτω.

Το N δηλώνει τη διάσταση του φίλτρου. F1 και F0 είναι η συχνότητα αποκοπής και Fs η συχνότητα δειγματοληψίας.

φίλτρο διακοπής ζώνης lC

Ένα παθητικό φίλτρο απόρριψης ζωνών μπορεί να σχεδιαστεί με ένα κύκλωμα LC. Η λειτουργία του φίλτρου LC είναι αρκετά απλή. Οι επαγωγείς έρχονται με μια αντίσταση, καθώς και οι πυκνωτές έρχονται επίσης με την χωρητική αντίσταση. Τώρα η αύξηση της συχνότητας προκαλεί τη μείωση της χωρητικής αντίδρασης και την αύξηση της επαγωγικής αντίδρασης. Αυτή είναι η κύρια αρχή πίσω από το φίλτρο ζώνης LC. Το διάγραμμα κυκλώματος δίνεται παρακάτω.

Υπολογιστής φίλτρου διακοπής ζώνης lC

Η χαμηλότερη και υψηλότερη συχνότητα διακοπής. μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας τον τύπο για φίλτρο δεύτερης τάξης (ανατρέξτε στην εικόνα κυκλώματος).

f_L = \frac{1}{2\pi \sqrt{L_1C_1}(-\frac{1}{2}\sqrt{\frac{C_2}{C_1}}+\sqrt{1+\frac{1C_2}{4C_1}})}

f_H = \frac{1}{2\pi \sqrt{L_1C_1}(+\frac{1}{2}\sqrt{\frac{C_2}{C_1}}+\sqrt{1+\frac{1C_2}{4C_1}})}

Φίλτρο διακοπής ζώνης εγκοπής

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το φίλτρο με εγκοπή μπάντας είναι ένα κανονικό φίλτρο ζώνης που έχει στενότερο εύρος ζώνης. Έχει αρκετές εφαρμογές καθώς έχει μεγάλο βάθος και απόδοση από ένα φίλτρο απόρριψης ζώνης. Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα φίλτρα απόρριψης μπάντας, ελέγξτε εδώ. .

Φίλτρο διακοπής οπτικής ζώνης

Τα φίλτρα οπτικής απόρριψης ζωνών μπλοκάρουν ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος φωτός και επιτρέπουν σε άλλα εξαρτήματα να περάσουν. Ακριβώς όπως τα κανονικά φίλτρα απόρριψης ζώνης, ένα οπτικό φίλτρο απορρίπτει ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος. Για παράδειγμα, υπάρχει ένα φίλτρο οπτικής ζώνης 532nm. Τώρα, θα μπλοκάρει το φως, το οποίο έχει μήκος κύματος 532 νανόμετρα.

Φίλτρο διακοπής ζώνης RC

Το φίλτρο ζώνης μπορεί επίσης να σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας αντίσταση και πυκνωτές. Τέτοια φίλτρα απόρριψης ζώνης είναι γνωστά ως φίλτρο ταινιών RC. Το κύκλωμα φαίνεται παρακάτω. Είναι φίλτρο πρώτης τάξης. Οι αντιστάσεις και οι πυκνωτές συνδέονται παράλληλα στην αρχή. τότε, συνδέονται σε σειρά. Τα εξαρτήματα συχνότητας είναι παγιδευμένα μεταξύ τους.

Φίλτρο διακοπής ζώνης RF

Το φίλτρο bandstop έχει πολλές εφαρμογές στον τομέα ραδιοσυχνοτήτων. Για παράδειγμα, κατά τη μέτρηση μη γραμμικών γραμμών ενός ενισχυτή ισχύος. Επίσης, όταν μεταδίδονται σήματα ραδιοφώνου από σταθμούς, χρησιμοποιούνται φίλτρα απόρριψης ζώνης για την αφαίρεση παρεμβολών θορύβων.

φίλτρο διακοπής διπλής ζώνης

Είναι μια άλλη μέθοδος εφαρμογής φίλτρου υψηλότερης τάξης και παρέχει μεγάλο βάθος και ακρίβεια στην απόδοση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αυτή η μέθοδος είναι δημοφιλής για φίλτρα εγκοπής. Το διπλό φίλτρο t αποτελείται από δύο δίκτυα Τ, υπάρχει ένα κύκλωμα RCR και ένα άλλο είναι το δίκτυο CRC

Μαθηματική έκφραση για ένα φίλτρο διακοπής ζώνης:

Το φίλτρο απόρριψης ζώνης μπορεί επίσης να ληφθεί χρησιμοποιώντας το φίλτρο ζώνης πολλαπλών τροφοδοτήσεων με έναν αθροιστή. Δημιουργείται ένα φίλτρο εγκοπής χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα που εξαλείφει την έξοδο ενός φίλτρου ζώνης από το μη τροποποιημένο σήμα.

             

Χαρακτηριστικά ενός φίλτρου απόρριψης ζώνης:

  • Ένα φίλτρο διακοπής ζώνης λειτουργεί ένα εργαλείο αφαίρεσης συχνότητας που δεν βρίσκεται εντός συγκεκριμένου εύρους, γιατί ονομάζεται φίλτρο απόρριψης.
  • Ένα φίλτρο διακοπής ζώνης περνά συχνότητες ενός συγκεκριμένου εύρους ζώνης με μέγιστη εξασθένηση.
  • Διαφορετικοί τύποι φίλτρων διακοπής ζώνης παράγουν ένα μέγιστο ρυθμό ροής απενεργοποίησης για μια δεδομένη σειρά και απόκριση επίπεδης συχνότητας στη ζώνη πρόσβασης.

Εφαρμογές φίλτρου διακοπής ζώνης:

  • Ένα ενεργό φίλτρο Band Pass χρησιμοποιείται στο δημόσιο σύστημα διευθύνσεων και στα ηχεία για τη βελτίωση της ποιότητας.
  • Ένα φίλτρο μπάντας χρησιμοποιείται επίσης στην τεχνολογία τηλεπικοινωνιών ως μειωτής θορύβου από διαφορετικά κανάλια.
  • Το BSF χρησιμοποιείται σε ραδιοσήματα για την αφαίρεση στατικών στις συσκευές ραδιοφώνου για καλύτερη και καθαρή επικοινωνία.
  • Εκτός από τα ραδιόφωνα και την ενίσχυση, αυτό το φίλτρο χρησιμοποιείται επίσης σε πολλές άλλες ηλεκτρονικές συσκευές για να μειώσει ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων, γνωστό ως «θόρυβος».
  • Στον ιατρικό τομέα, το BSF χρησιμοποιείται για την κατασκευή πολλών χρήσιμων συσκευών όπως μηχανές ΗΚΓ κ.λπ.
  • Παίζει επίσης ζωτικό ρόλο στην επεξεργασία εικόνας.

Τι είναι το φίλτρο Notch;

Τα φίλτρα εγκοπής βρίσκουν εφαρμογές όταν υπάρχει ανάγκη εξασθένισης των ανεπιθύμητων συχνοτήτων κατά τη διέλευση των απαραίτητων συχνοτήτων.

Διαφορά μεταξύ Band Pass Filter & Band Stop Filter:

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ενός φίλτρου διακοπής ζώνης:

Ένα φίλτρο ζώνης εξασθενεί τις συχνότητες που βρίσκονται κάτω από το εύρος διακοπής, οπότε το βασικό πλεονέκτημα της χρήσης αυτού του φίλτρου είναι ότι εξαλείφει τον εξωτερικό και ανεπιθύμητο θόρυβο ή σήματα καθώς και μας δίνει μια σταθερή έξοδο.

Από την άλλη πλευρά, λόγω ορισμένων περιορισμών, ένα φίλτρο διακοπής ζώνης δεν λειτουργεί σωστά υπό βιώσιμες συνθήκες. Η παράλληλη διάταξη μεταξύ του φίλτρου υψηλής και χαμηλής διέλευσης ποικίλλει σχετικά με την αλλαγή των συχνοτήτων.

Συχνές Ερωτήσεις (FAQs):

Ποιος είναι ο παράγοντας Q ή «Συντελεστής ποιότητας»;

Το Q δίνεται από την αναλογία μεταξύ της συχνότητας συντονισμού προς το εύρος ζώνης. Είναι μια σημαντική παράμετρος και μας βοηθά να υπολογίσουμε την επιλεκτικότητα.

Όσο υψηλότερη είναι η τιμή Q, τόσο πιο επιλεκτικό είναι το φίλτρο, δηλαδή όσο πιο στενό είναι το εύρος ζώνης.

Πώς λειτουργεί ένα φίλτρο διακοπής ζώνης;

Ένα φίλτρο διακοπής ζώνης ή απόρριψης ζώνης κόβει ή απορρίπτει πάντα συχνότητες που δεν βρίσκονται εντός συγκεκριμένου εύρους, όπως υποδηλώνει το όνομα. Εκτός από αυτό, δίνει επίσης εύκολη διέλευση στις συχνότητες που περνούν οι οποίες δεν βρίσκονται στην περιοχή. Αυτοί οι τύποι φίλτρων ορίζονται συχνά ως «φίλτρα εξάλειψης ζώνης».

Πώς να σχεδιάσετε ένα φίλτρο απόρριψης ζώνης;

Για να δημιουργήσουμε ένα φίλτρο διακοπής / απόρριψης ζώνης, χρειαζόμαστε πάντα ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης (LPF) και ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης (HPF). Επομένως τα συνδυάζουμε και κάνουμε μια «παράλληλη» σύνδεση και με τα δύο φίλτρα για να δημιουργήσουμε ένα φίλτρο απόρριψης ζώνης.

Τι κάνει το φίλτρο Notch;

Φίλτρο εγκοπής είναι επίσης φίλτρο απόρριψης ζώνης. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον καθορισμό πηγών θορύβου συχνότητας που είναι από τη συχνότητα γραμμής εντός ενός συγκεκριμένου ορίου. Το Notch filter χρησιμοποιείται επίσης για την αφαίρεση συντονισμών από ένα σύστημα. Όπως ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης, το φίλτρο εγκοπής δημιουργεί λιγότερη καθυστέρηση φάσης σε έναν βρόχο ελέγχου.

Μάθετε τις διαφορές μεταξύ ενός φίλτρου απόρριψης ζώνης και ενός φίλτρου εγκοπής;

Ένα φίλτρο απόρριψης ζώνης ή ένα φίλτρο διακοπής ζώνης είναι ένα φίλτρο που μεταφέρει ή περνά τις συχνότητες χωρίς να το μεταβάλλει και να εξασθενεί σε ένα συγκεκριμένο εύρος σε χαμηλό επίπεδο. Αυτό είναι το αντίθετο ενός φίλτρου διέλευσης ζώνης.

Από την άλλη πλευρά, ένα φίλτρο εγκοπών είναι ένα φίλτρο ζώνης που έχει μια στενή ζώνη διακοπής και έχει καλό υψηλό «παράγοντα ποιότητας» (παράγοντας Q).

Τι είναι το ιδανικό φίλτρο και το πραγματικό φίλτρο;

Μερικές φορές, για λόγους απλοποίησης, χρησιμοποιούμε συχνά τα ενεργά φίλτρα για να προσεγγίσουμε τρόπους. Τα αναβαθμίζουμε σε ένα ιδανικό και θεωρητικό μοντέλο, το οποίο ονομάζεται Ιδανικό φίλτρο".

Η χρήση αυτών των προτύπων είναι ανεπαρκής, οδηγώντας σε σφάλματα. Στη συνέχεια, το φίλτρο πρέπει να αντιμετωπίζεται με βάση την ακριβή πραγματική συμπεριφορά, για παράδειγμα, τα πραγματικά φίλτρα.

Τα χαρακτηριστικά ενός ιδανικού φίλτρου είναι:

  • Η απόκριση διέρχεται μεταξύ των ζωνών με ξαφνικό τρόπο.
  • Δεν δημιουργεί παραμόρφωση όταν το σήμα διέρχεται από τη ζώνη διέλευσης.
  • Η διέλευση του σήματος δεν προκαλεί απώλεια.

Για να διαβάσετε περισσότερα για τα ηλεκτρονικά Κάνε κλικ εδώ

Σχετικά με τη Sudipta Roy

Είμαι ενθουσιώδης των ηλεκτρονικών και επί του παρόντος αφιερώνω στον τομέα των ηλεκτρονικών και των επικοινωνιών.
Έχω έντονο ενδιαφέρον για την εξερεύνηση σύγχρονων τεχνολογιών όπως η AI & Machine Learning.
Τα γραπτά μου είναι αφιερωμένα στην παροχή ακριβών και ενημερωμένων δεδομένων σε όλους τους μαθητές.
Βοηθώντας κάποιον να αποκτήσει γνώση μου δίνει μεγάλη χαρά.

Ας συνδεθούμε μέσω του LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

Lambda Geeks