Generelt princip for konstruktion af passive LC-filtre (LPF og HPF)

Når det er nødvendigt at undertrykke vekselstrømme med et bestemt frekvensspektrum i kredsløbet, men samtidig effektivt sende strømme med frekvenser over eller under dette spektrum, kan et passivt LC-filter på reaktive elementer være nyttigt - et lavpasfilter på et lavpasfilter (om nødvendigt effektiv passage af svingninger med en frekvens under sættet) eller højpasfilter HPF (om nødvendigt effektiv passage af svingninger med en frekvens højere end sættet).

Princippet om konstruktion af disse filtre er baseret på egenskaberne af induktorer og kondensatorer til at opføre sig anderledes i AC-kredsløb.

Det er velkendt, at induktiv modstand spoler er direkte proportional med frekvensen af ​​strømmen, der strømmer gennem den, derfor, jo højere frekvensen af ​​strømmen, der løber gennem spolen, jo større reaktivitet den viser denne strøm, det vil sige, at den sænker vekselstrømme ved højere frekvenser mere og passerer lettere strømme ved lavere frekvenser.

Kondensator — tværtimod, jo højere frekvensen af ​​strømmen er, jo lettere trænger denne vekselstrøm igennem den, og jo lavere frekvensen af ​​strømmen er, jo større hindring for strømmen er denne kondensator. Skematisk er lavpas- og højpasfiltrene L-formede, T-formede og U-formede (multi-junction).

L-formet LC-filter

Det L-formede filter er et elementært elektronisk filter, der består af en spole med induktans L og en kondensator med kapacitans C. Frekvensresponsen af ​​et sådant kredsløb afhænger af rækkefølgen af ​​forbindelsen mellem to elementer (L og C) i forhold til det punkt, hvor et filtreret signal påføres og til værdierne af L og C ...

I praksis vælges værdierne af L og C således, at deres reaktans i driftsfrekvensområdet er ca. 100 gange mindre end belastningsmodstanden, for at reducere manøvreringseffekten af ​​sidstnævnte på et filters frekvensrespons betydeligt. .

Frekvensen, ved hvilken amplituden af ​​signalet påført til filteret falder til 0,7 af dets oprindelige værdi, kaldes afskæringsfrekvensen. Et ideelt filter har en stejl lodret afbøjning.

Så afhængigt af rækkefølgen af ​​tilslutning af induktoren L og kondensatoren C med hensyn til signalkilden og den neutrale bus, får du et højpasfilter - HPF eller et lavpasfilter - LPF.

Faktisk er disse kredsløb spændingsdelere, og reaktive elementer er installeret i delerens arme, hvis modstand mod vekselstrøm afhænger af frekvensen.

Her kan du nemt beregne spændingsfaldet i hvert af filterelementerne under hensyntagen til, at ved afskæringsfrekvensen skal spændingsfaldet ved filterudgangen være lig med 0,7 af indgangsspændingens amplitude.Det betyder, at forholdet mellem reagenserne skal være 0,3 / 0,7 - ud fra dette forhold beregnes separatoren, der udgør filteret.

Når belastningskredsløbet er åbent, i lavpasfiltre, når frekvensen af ​​indgangssignalet overstiger resonansfrekvensen af ​​filterets LC-kredsløb, begynder amplituden af ​​udgangen at falde kraftigt. I højpasfiltre, når frekvensen af ​​indgangssignalet falder under resonansfrekvensen for filterets LC-kredsløb, begynder amplituden af ​​udgangen også at falde. I praksis anvendes LC-filtre ikke som sådan uden belastning.

T-formet LC-filter

For at svække filtrets shunteffekt på de følsomme kredsløb, der er tilsluttet bagved, anvendes T-formede filtre. Her tilføjes et ekstra reaktivt element til L-forbindelsen, på siden af ​​dens udgang.

Kapaciteten eller induktansen, der praktisk talt er beregnet for det L-formede LC-filter, erstattes af serieforbindelsen af ​​et par identiske elementer, således at deres samlede modstand er lig med det beregnede element, der erstattes af dette par (de sætter to halvdele af induktanser eller to kondensatorer, som er dobbelt så store i kapacitet).

U-formet LC-filter

Ved at tilføje et ekstra element til den L-formede forbindelse, men ikke på bagsiden, men foran, opnås et U-formet filter. Dette kredsløb forspænder inputkilden mere. Her er det tilføjede element halvdelen af ​​den beregnede kapacitans for L-forbindelsen (som blot er opdelt i to kapacitive elementer) eller det dobbelte af induktansværdien, der nu opnås ved at forbinde to spoler parallelt.

Jo flere forbindelser der er i filteret, jo mere nøjagtig vil filtreringen være.Som et resultat vil den højeste amplitude af belastningen have den frekvens, der for dette filter vil være tættest på dets resonansfrekvens (betingelsen er, at den induktive komponent af forbindelsen er lig med denne frekvens af dens kapacitive komponent), resten af spektret vil blive undertrykt.

Brugen af ​​multi-level filtre gør det muligt meget præcist at adskille signalet med den ønskede frekvens fra det støjende signal. Selvom amplituden ved afskæringsfrekvensen er relativt lille, vil resten af ​​området blive undertrykt af filterudtagenes generelle effekt.