Uudised

Passiivsed ribapääsfiltridsaab teha madalpääsfiltri ja kõrgpääsfiltri ühendamise teel

Passiivset ribapääsfiltrit saab kasutada teatud sageduste isoleerimiseks või filtreerimiseks, mis asuvad kindlas ribas või sagedusvahemikus. Lihtsa RC-passiivse filtri piirsagedust ehk ƒc-punkti saab täpselt reguleerida, kasutades vaid ühte takistit jadamisi polariseerimata kondensaatoriga ning olenevalt sellest, kumba pidi need on ühendatud, saame kas madalpääs- või kõrgpääsfiltri.

Üks lihtne kasutusala selliste passiivfiltrite jaoks on helivõimendite rakendustes või vooluringides, näiteks valjuhääldi filtrites või eelvõimendi tooniregulaatorites. Mõnikord on vaja läbi lasta ainult teatud sagedusvahemik, mis ei alga 0 Hz-st (alalisvoolu) ega lõpe mingis ülemises kõrgsageduspunktis, vaid jääb teatud sagedusvahemikku või -ribasse, kas kitsasse või laia.

Madalpääsfiltri ja kõrgpääsfiltri ühendamise ehk „kaskaadimise“ abil saame luua teist tüüpi passiivse RC-filtri, mis läbib valitud sagedusvahemiku ehk „riba“, mis võib olla kas kitsas või lai, samal ajal summutades kõiki sellest vahemikust väljaspool asuvaid sagedusi. See uut tüüpi passiivse filtri paigutus loob sagedusselektiivse filtri, mida tuntakse ka ribapääsfiltrina ehk lühidalt BPF-ina.

Erinevalt madalpääsfiltrist, mis laseb läbi ainult madala sagedusvahemiku signaale, või kõrgpääsfiltrist, mis laseb läbi kõrgema sagedusvahemiku signaale, laseb ribapääsfilter signaale teatud sagedusribas või -levis, moonutamata sisendsignaali või tekitamata lisamüra. See sagedusriba võib olla mis tahes laiusega ja seda tuntakse tavaliselt filtri ribalaiuse nime all.

Ribalaiust defineeritakse tavaliselt kui sagedusvahemikku kahe kindlaksmääratud sageduspiiri (ƒc) vahel, mis on 3 dB allpool maksimaalset keskpunkti või resonantsi tippu, samal ajal kui need summutavad või nõrgendavad teisi punkte väljaspool neid kahte punkti.

Seejärel laialt levinud sageduste puhul saame lihtsalt defineerida termini "ribalaius", BW kui vahe alumise piirsageduse (ƒcLOWER) ja kõrgema piirsageduse (ƒcHIGHER) vahel. Teisisõnu, BW = ƒH – ƒL. On selge, et pääsuriba filtri korrektseks toimimiseks peab madalpääsfiltri piirsagedus olema kõrgem kui kõrgpääsfiltri piirsagedus.

„Ideaalset“ ribapääsfiltrit saab kasutada ka teatud sageduste isoleerimiseks või filtreerimiseks, mis asuvad kindlas sagedusribas, näiteks mürasummutuseks. Ribapääsfiltreid tuntakse üldiselt teist järku filtritena (kahepooluselistena), kuna nende vooluringi konstruktsioonis on „kaks“ reaktiivset komponenti – kondensaatorit. Üks kondensaator on madalpääsahelas ja teine kõrgpääsahelas.

Ülaltoodud Bode'i graafik ehk sageduskarakteristik näitab ribapääsfiltri omadusi. Siin summutatakse signaali madalatel sagedustel, kusjuures väljundpinge suureneb +20 dB/dekaadi (6 dB/oktavi) võrra, kuni sagedus jõuab „alumise piirväärtuse“ punktini ƒL. Sellel sagedusel on väljundpinge taas 1/√2 = 70,7% sisendsignaali väärtusest ehk -3 dB (20*log(VOUT/VIN)) sisendpingest.

Väljundvõimendus jätkub maksimaalse võimendusega, kuni see jõuab ülemise piirväärtuse punktini ƒH, kus väljund väheneb kiirusega -20 dB/dekaad (6 dB/oktaav), nõrgendades kõiki kõrgsageduslikke signaale. Maksimaalse väljundvõimenduse punkt on üldiselt kahe -3 dB väärtuse geomeetriline keskmine alumise ja ülemise piirväärtuse vahel ning seda nimetatakse kesksageduse või resonantsi tipu väärtuseks ƒr. See geomeetriline keskmine arvutatakse järgmiselt: ƒr² = ƒ(ÜLEM) x ƒ(ALUM).

Aribapääsfilterpeetakse teist järku (kahepooluselise) tüüpi filtriks, kuna sellel on oma vooluringi struktuuris "kaks" reaktiivset komponenti, siis on faasinurk kaks korda suurem kui eelnevalt nähtud esimest järku filtritel, st 180°. Väljundsignaali faasinurk EDENEB sisendi faasinurgast +90° võrra kuni keskpunkti ehk resonantssageduseni, kus see muutub "null" kraadiks (0°) ehk "faasis" ja seejärel muutub sisendist -90° võrra maha jäävaks, kui väljundsagedus suureneb.

Ribapääsfiltri ülemise ja alumise piirsageduse punkti saab leida sama valemi abil nagu nii madalpääsfiltri kui ka kõrgpääsfiltri puhul, näiteks.