Bộ lọc thông dải thụ động
Bộ lọc thông dải sẽ tách biệt một dải tần số cụ thể với các dải tần khác trong một nhóm tần số cụ thể. Một số mạch điện phức tạp có thể không thấy phù hợp khi cho phép tần số rất thấp ở 0Hz hoặc tần số rất cao đi qua chúng, bộ lọc thông dải thụ động thực hiện các chức năng chọn lọc tần số tùy thuộc vào sự kết hợp điện trở và tụ điện nối tiếp trong mạch của chúng. Chúng chặn cả tần số thấp hơn và tần số cao hơn bên ngoài phạm vi băng thông chọn lọc của chúng. Các bộ lọc này bao gồm bộ lọc thông thấp và thông cao.
Sự thi công
Một bộ lọc thông dải điển hình sẽ có hai mạng RC như dưới đây:
Một mạng RC được sử dụng nối tiếp, trong khi mạng RC còn lại được sử dụng song song. Các giá trị tần số cắt có thể được điều khiển thông qua các giá trị điện trở và tụ điện được sử dụng trong mạch lọc thông dải. Nó có thể cho phép dải tần số rộng hoặc dải tần số hẹp, tùy thuộc vào giá trị tần số giới hạn. Do đó, một phạm vi tần số băng thông cụ thể được gọi là băng thông.
Đường cong đáp ứng tần số
Đường cong đáp ứng tần số được hiển thị dưới đây. Đường cong đáp ứng tần số cho thấy hai giới hạn tần số cắt: giới hạn tần số cắt dưới fL và giới hạn tần số cắt cao fH. Tất cả các tần số nằm dưới tần số cắt dưới fL đều bị chặn cho đến khi đầu ra của bộ lọc thông dải tăng lên ở độ dốc 20db/thập kỷ. Sau đó, đầu ra đạt giá trị tối đa 70,7% và không đổi trong một dải tần số cụ thể cho đến khi đạt đến giới hạn tần số cao hơn là fH. Đầu ra bắt đầu giảm trở lại ở độ dốc -20db/thập kỷ.
Mức tăng tối đa -3db được biểu thị cả trong xu hướng tăng và xu hướng giảm trong hình bên dưới. Do đó, giá trị trung bình hình học của hai điểm tần số này cung cấp điểm cộng hưởng hoặc điểm tần số trung tâm.
Tần số công hưởng
Giá trị trung bình hình học của tần số cắt trên và tần số cắt dưới được biểu thị bằng:
fr biểu thị tần số trung tâm, trong khi fh biểu thị giá trị tần số cắt trên và fl là viết tắt của giá trị tần số cắt dưới.
Chuyển pha
Bộ lọc thông dải là bộ lọc bậc hai. Nó có nghĩa là sự hiện diện của hai tổ hợp phần tử thụ động trong mạch của nó. Góc pha của bộ lọc bậc hai sẽ gấp đôi góc pha của bộ lọc bậc một. Điều đó có nghĩa là góc pha trong bộ lọc thông dải sẽ là 180 độ. Sự dịch pha được biểu thị là +90 độ đối với tần số trung tâm và -90 độ sau điểm tần số trung tâm.
Tần số cắt trên và dưới
Các giá trị tần số trên và dưới có thể được tính giống như tính toán tần số trong các bộ lọc thông dải thấp và cao. Biểu thức tổng quát được cho bởi:
Ví dụ:
Bộ lọc thông dải sẽ được thiết kế để cho phép tần số trong khoảng từ 5kHz đến 40kHz. Giả sử điện trở là 20kΩ, tính giá trị tụ điện và vẽ bộ lọc thông dải cuối cùng.
Sử dụng biểu thức tổng quát của tần số cắt trên và dưới:
Giá trị tụ điện thông cao có thể được tính bằng giới hạn tần số thấp hơn:
Giá trị tụ điện thông thấp có thể được tính bằng giới hạn tần số cao hơn:
Phần kết luận
Bộ lọc thông dải hoạt động dựa trên nguyên tắc truyền một dải tần số có chọn lọc trong khi chặn tất cả các tần số thấp hơn hoặc cao hơn. Chúng bao gồm cả mạng bộ lọc thông thấp và bộ lọc thông cao trong cấu trúc của chúng.