Фильтр низких частот расчет онлайн

Онлайн расчет RC фильтров высоких и низких частот. Оглавление :: Поиск Техника безопасности :: Помощь. Расчет делителей напряжения на резисторах и конденсаторах в условиях синусоидального сигнала основан на комплексной модели импеданса. Принимается, что комплексный импеданс расширенно определенное сопротивление резистора действителен и равен его сопротивлению. Импеданс конденсатора — мнимый.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Расчет фильтров: Учебное пособие
• AUDIO INTERNATIONAL ENTERPRISE
• Фильтр верхних частот
• Расчёт параметров фильтра нижних частот
• Автоматизированный расчет пассивных LC-фильтров
• Пассивный калькулятор полосового фильтра rc

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: КАК РАБОТАЕТ RC — ЦЕПЬ — ОБЪЯСНЯЮ НА ПАЛЬЦАХ

Расчет фильтров: Учебное пособие

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Войти Регистрация. Операционные усилители на основе простейших примеров : часть 3 Электроника для начинающих Tutorial Краткое введение Продолжаю спамить писать на тему операционных усилителей.

В этой статье постараюсь дать обзор одной из важнейших тем, связанной с ОУ. Итак, добро пожаловать, активные фильтры. Они вполне подходят для большинства задач. Но для некоторых целей очень важно иметь фильтры с более плоскими характеристиками в полосе пропускания и более крутыми склонами. Вот тут нам и нужны активные фильтры. Для освежения в памяти, напомню, какие бывают фильтры: Фильтр Нижних Частот ФНЧ — пропускает сигнал, который ниже определенной частоты ее еще именуют частотой среза.

Википедия Полосовой Фильтр — пропускает только определенный диапазон частот.

Википедия Режекторный Фильтр — задерживает только определенный диапазон частот. Википедия Ну еще немного лирики. Но в данной статье эти схемы трогать не будем, так как они не очень эффективны. Выбираем фильтр Предположим, что Вы уже определились с частотой, которую хотите фильтровать. Теперь нужно определиться с типом фильтра. Точнее нужно выбрать его характеристику. Основными характеристиками являются: Фильтр Баттерворда — обладает самой плоской характеристикой в полосе пропускания, но имеет плавный спад.

Фильтр Чебышева — обладает самым крутым спадом, но у него самые неравномерные характеристики в полосе пропускания. Считается лучшим выбором, если нет специфического задания. Еще немного информации Предположим, и с этим заданием вы справились.

И теперь можно смело приступить к расчетам. Есть несколько методов расчета. Не будем усложнять и воспользуемся самым простым.

Таблицы можно найти в соответствующей литературе. Перейдем конкретно к проектированию фильтров. Итак, задание 1. Построить фильтр низких частот второго порядка с частотой среза Гц по характеристике Баттерворда. В данном задании — один. Смотрим в табличку. Это нам пригодится чуть позже. Для фильтра низких частот справедливо: , где, разумеется, — это частота среза.

Сделав подсчет, получаем. Теперь займемся подбором элементов. Начнем с резистора. Лучше всего, чтоб его значение сопротивления были в пределах от 2кОм до кОм. На глаз, пусть он будет 11 кОм. Соответственно, емкость конденсатора станет равной 0. Для резисторов обратной связи значение R берем произвольно. Я обычно беру 10 кОм. Тогда, для верхнего значение К возьмем из таблицы. Соберем и промоделируем АЧХ. Задание 2. Построить фильтр высоких частот четвертого порядка с частотой среза Гц по характеристике Бесселя.

Раз фильтр четвертого порядка, то в схеме будет два операционника. Тут все совсем не сложно. Мы просто каскадно включаем 2 схемы ФВЧ. Сам фильтр выглядит так: Фильтр же четвертого порядка выглядит: Теперь расчет. Как видим, для фильтра четвертого порядка у нас аж 2 значения К.

Логично, что первое предназначается для первого каскада, второе — для второго. Значения К равны 1. Таблица была для фильтров низких частот! Для расчета ФВЧ надо кое-что изменить. Коэффициенты К остаются такими же в любом случае.

Для характеристик Бесселя и Чебышева изменяется параметр — нормирующая частота. Она будет равна теперь: Для фильтров Чебышева и Бесселя как для нижних частот, так и для высоких справедлива одна и та же формула: Учтите, что для каждого отдельного каскада придется считать отдельно.

Резисторы обратной связи: нижний, как обычно, 10 кОм; верхний — Ом. Для второго каскада: Емкость конденсатора оставим неизменной. Строим АЧХ. Но такими типами, зачастую, не пользуются из-за плохих характеристик.

Приведу сразу табличку и немного ее объясню. Чтоб сильно не растягивать — значения взяты сразу для полосового фильтра четвертого порядка.

Q — добротность. Это новый параметр. Его можно найти используя формулы, которые довольно легко найти в интернете.

Ну ладно, хватит. Теперь рабочее задание. Задание 3. Построить полосовой фильтр четвертого порядка по характеристике Баттерворда с центральной частотой 10 кГц, шириной пропускаемых частот 1 кГц и коэффициентом усиления в точке центральной частоты равным 1. Фильтр четвертого порядка. Значит два ОУ. Типовую схему приведу сразу с расчтными элементами. Рассчитываем добротность для фильтра.

Причем, стоит отметить, что добротность обоих будет равна. Поправка усиления для области центральной частоты: Финальная стадия — расчет компонентов. Пусть конденсатор будет равен 10 нФ. Только учтите, что для второго фильтра используем Ну и на последок, АЧХ.

Следующая остановка — полосно-заграждающие фильтры или режекторные. Тут есть несколько вариаций. Наверное, самый простой — это фильтр Вина-Робинсона англ.

Active Wien-Robinson Filter. Типовая схема — тоже фильтр 4го порядка. Наше последнее задание. Задание 4. Прежде всего, произвольно выбираем емкость конденсатора. Далее, нам надо определить промежуточные коэффициенты. Находим их через добротность. Выберем произвольно резистор R2. В данном конкретном случае, лучше всего, чтобы он равнялся 30 кОм.

Теперь можем найти резисторы, которые будут регулировать коэффициент усиления в полосе пропускания. У меня в схеме эти резисторы имеют значение 40 кОм и 20 кОм соответственно. Также, D. Википедия Также, кому не очень нужны расчеты, а нужны именно сами фильтры, могу посоветовать полезный софт P.

Добавлю очень полезную ссылку и ее зеркало. Источник бесперебойного питания на источнике бесперебойной подачи информации Читайте на Хабре.

Читают сейчас. Мой опыт работы в Фирме 1С 48,9k Поделиться публикацией. Похожие публикации.

AUDIO INTERNATIONAL ENTERPRISE

Электрические фильтры — четырехполюсники, обладающие избирательными свойствами; они пропускают токи в определенной полосе частот с небольшим затуханием полоса пропускания, или прозрачности , а токи с частотами, лежащими вне этой полосы, с бОльшим затуханием область задерживания, или затухания. Бот, по заданным параметрам рассчитывает все другие значения схемы. Пишем так, как и принято в технической литературе: кГц, мкГн, пФ и так далее. Параметры треугольника Частное решение диофантового уравнения с несколькими неизвестными Дробно-рациональная функция. Разложение на простейшие Корни характеристического уравнения Имя пользователя при работе с Excel Распределение частот появления букв русского алфавита в текстах Как отключить все общие папки на компьютере Решение одного тригонометрического уравнения Найти корни уравнения, многочлена 4 степени онлайн Приобретенная цветовая слепота Сообщество животных. Кто как называется? Расчеты и формулы.

Частотный разделитель ADSL — это фильтр нижних частот и три соединителя в корпусе . Калькулятор расчета параметров коаксиальных кабелей.

Фильтр верхних частот

Основные формулы На рисунке показаны схемы П- и Т — звеньев LC- фильтра нижних частот и их АЧХ — амплитудно-частотная характеристика: Частота среза, при которой коэффициент передачи равен 0. При имеет место рассогласование фильтра. При этом затухание на нулевой частоте составит 6 дБ, а на частоте среза 9 дБ. На первый взгляд, наличие затухания 6 дБ на нулевой частоте представляется неким недостатком, ведущим к неоправданной потери мощности на сопротивлении Ri в тех случаях, когда это критично: например, выходные каскады усилителей звуковых частот или передатчиков. Однако это не должно смущать, так как полностью соответствует требованию максимального КПД: равенства сопротивлений источника и нагрузки, поскольку под Ri в этих случаях подразумевается именно сопротивление источника. Иными словами, и в отсутствие фильтра были бы те самые 6 дБ. Оставшиеся два расчитываются на основании приведённых выше формул. Расчёт удобно выполнить с помощью представленной ниже формы. В два окна нужно ввести значения исходных параметров, выбрать единицы измерений и нажать кнопку «Расчёт». Размеется такая точность вычислений избыточна и нереализуема на практике.

Расчёт параметров фильтра нижних частот

Войти через uID. Четверг, Расчёты, онлайн калькуляторы. Реверсивный калькулятор кодов резисторов SMD. Калькулятор расчёта Т-образного фильтра низких частот Баттерворта.

Расчёт фильтров для ШИМ.

Автоматизированный расчет пассивных LC-фильтров

Выходное напряжение полосового rc-фильтра. Пассивный полосовой rc-фильтр а и его АЧХ б Коэффициент усиления. Частотные фильтры, фильтры высоких и низких частот, полосовые резонансные фильтры, частота среза, одноэлементные фильтры высоких и низких частот, расчёт активных и пассивных фильтров, онлайн калькулятор, пример Пассивный полосовой rc-фильтр В отличие от полосового фильтра АЧХ моста Вина на резонансной частоте имеет минимум. Схема применима для подавления сигналов в.

Пассивный калькулятор полосового фильтра rc

Степень подавления зависит от конкретного типа фильтра. Простейший электронный фильтр верхних частот состоит из последовательно соединённых конденсатора и резистора. Конденсатор пропускает лишь переменный ток, его реактивное сопротивление понижается с увеличением частоты.

Подобный фильтр используется для выделения высоких частот из сигнала и часто используется в обработке аудиосигналов, например в кроссоверах [en]. Фильтры верхних частот используются в простых бестрансформаторных конденсаторных преобразователях напряжения для понижения напряжения переменного тока. К недостаткам таких преобразователей относится их высокая чувствительность к импульсным помехам в источнике переменного тока, а также зависимость выходного напряжения от импеданса нагрузки [2]. Фильтры верхних частот используются в обработке изображений для того, чтобы осуществлять преобразования в частотной области например, для выделения границ.

Пожелания, замечания, рекомендации по улучшению раздела расчётов на нашем сайте просьба присылать по электронной почте [email protected]

В данной статье поговорим о фильтре высоких и низких частот, как характеризуются и их разновидностях. Фильтры высоких и низких частот — это электрические цепи, состоящие из элементов, обладающих нелинейной АЧХ — имеющих разное сопротивление на разных частотах. Частотные фильтры можно поделить на фильтры верхних высоких частот и фильтры нижних низких частот. Потому, что в звукотехнике низкие частоты заканчиваются 2 килогерцами и начинаются высокие частоты.

В статье рассматриваются особенности проектирования низкочастотных активных фильтров с использованием программы FilterPro от Texas Instruments. Введем основные характеристики фильтра:. Для продолжения проекта нажимаем кнопку Next. Открывается новая вкладка Filter Response рис.

Расчёт RC-фильтров.

Русский: English:. Бесплатный архив статей статей в Архиве. Справочник бесплатно. Параметры радиодеталей бесплатно. Даташиты бесплатно. Прошивки бесплатно. Русские инструкции бесплатно.

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Войти Регистрация. Операционные усилители на основе простейших примеров : часть 3 Электроника для начинающих Tutorial Краткое введение Продолжаю спамить писать на тему операционных усилителей.

как спроектировать и немного схитрить / Хабр

Представьте: вы принимаете аналоговый сигнал, смотрите на результаты показаний и видите, что синусоиду «перекосило». Все из-за плохой селективности вашего приемника и шумов, которые он принимает. Чтобы выделить и выровнять полезный сигнал и не слушать бесконечное шипение, в радиоприемнике должны быть качественные фильтры. Но что это такое, как они работают и какими бывают? Давайте разбираться.

Используйте навигацию, если не хотите читать текст полностью:

→ Что такое частотный фильтр
→ Очередной резистивный делитель, или из чего состоят фильтры
→ Немного о параметрах частотных фильтров
→ Рассчитывать фильтры — это сложно
→ Собираем фильтр Чебышева

Что такое частотный фильтр

Синий сигнал — с шумами, оранжевый — идеальный, абсолютно чистый. Фильтр не может на 100% выпрямить сигнал, флуктуации все равно будут (см. пример, зеленый — отфильтрованный сигнал).

Частотный фильтр — это электрическая цепь, которая эффективно пропускает только одну область частот. Устройство позволяет «игнорировать» лишние частоты. Тем самым выделять и выравнивать сигналы любой формы — квадратные, синусоидальные, треугольные и другие.

Пример диапазона частот усиливаемого сигнала. Зависимость коэффициента пропускания по напряжению от частоты сигнала.

Фильтры широко применяют в измерительной, электронно вычислительной и радиотехнике. Яркий пример из схемотехники приемно-передающих устройств — ФНЧ/ ФПЧ в супергетеродинах и приемниках прямого преобразования, которые помогают выделить определенную частоту из диапазона.

Типичная схема супергетеродина.

Фильтры используют не только в радиостанциях, усилителях и другой профессиональной технике. Их можно встретить в любом приемно-передающем устройстве — например, в смартфоне или роутере. Если говорить о более «прекрасном», то фильтры используют в эквалайзерах для обработки аудиосигналов.

Эквалайзер FabFilter Pro-Q2.

Какие бывают фильтры

Чаще всего можно встретить фильтры нижних частот (ФНЧ) и верхних (ФВЧ), а также полосовые и заградительные.

Фильтр верхних частот — пропускает частоты выше частоты среза.

Фильтр нижних частот — пропускает частоты ниже частоты среза.

Полосовой фильтр — пропускает определенную полосу.

Заградительный фильтр — не пропускает частоты определенной полосы, но пропускает колебания, выходящие за ее пределы.

Частота среза — это такая частота, после которой идет фронт (спад) с полосы пропускания на полосу заграждения. Посмотрим, как это выглядит на АЧХ ФНЧ:

Видно, что с увеличением частоты падает коэффициент передачи.

И вот простое правило: чем круче спад, тем круче фильтр.

Соответственно, для названных видов фильтров АЧХ будут следующими:

АЧХ для ФНЧ, ФВЧ, полосового и режекторного (заградительного) фильтров.

Согласитесь — красивые рисунки! Но как получить это на плате практике?

Очередной резистивный делитель, или из чего состоят фильтры

На самом деле, схема фильтра напоминает резистивный делитель (делитель напряжения на резисторах). Посмотрите сами:

Слева — резистивный делитель, справа — электрический фильтр.

Разница буквально в одном элементе: вместо резистора стоит конденсатор. Но на АЧХ это влияет очень сильно. При включении делителя АЧХ будет стабильна, то есть частота источника на выходную амплитуду никак влиять не будет. Другая ситуация с фильтром: на определенной частоте появляется явный срез.

АЧХ резистивного делителя.

АЧХ ФНЧ.

Это связано с тем, что при увеличении частоты тока сопротивление на конденсаторе уменьшается и напряжение падает — по такому принципу работают ФНЧ.

Запомните правило. Емкостное сопротивление обратно пропорционально частоте тока и емкости конденсатора — чем больше их величины, тем меньше емкостное сопротивление.

АЧХ можно «отразить», если поменять емкость и резистор местами — превратить ФНЧ в ФВЧ. Но это не все варианты схемотехнического многообразия

Схема и АЧХ для RC-ФВЧ.

LC-фильтры

Вместо резистора можно поставить индуктивность, и тогда вместо привычного ФНЧ (RC-ФНЧ) получим LC-ФНЧ. Суть та же: у него будет своя частота среза и так далее. Но добротность фильтра будет выше — соответственно, область частот, которую пропускает фильтр (она же полоса пропускания), будет меньше, а спад АЧХ — круче. Именно LC-контуры используются в фильтрах для работы с высокочастотным диапазоном.

LC-фильтры.

Принцип построения LC-фильтров основан на свойствах емкостей и индуктивностей по-разному вести себя в цепях переменного тока.

Индуктивное сопротивление катушки прямо пропорционально частоте тока, проходящего через нее. Следовательно, чем выше частота тока на катушке, тем большее реактивное сопротивление она этому току оказывает — сильнее задерживает переменные токи на более высоких частотах и легче пропускает на более низких.

У конденсатора наоборот: чем выше частота тока, тем легче протекает переменный ток. А чем ниже его частота, тем большим препятствием для тока оказывается этот конденсатор.

Схемы режекторного и полосового фильтров чуть сложней. Режекторный фильтр — это цепь с параллельно соединенными индуктивностью и емкостью, а полосовой — с последовательно соединенными.

Слева — режекторный фильтр, справа — полосовой.

Г-, Т- и П-образные фильтры

Схематически ФНЧ и ФВЧ бывают Г-образными, Т-образными и П-образными (многозвенными).

Г-образные — это схемы ФНЧ и ФВЧ, которые мы рассмотрели выше. Их входные сопротивления всегда меньше выходных. Г-образные фильтры часто применяют в качестве трансформаторных сопротивлений. В качестве фильтров обычно используют П- и Т-образные схемы.

Г-, П- и Т-образные RC-фильтры.

Тип схемы обычно выбирают из экономических соображений. Например, для сборки LC-ФНЧ лучше использовать П-образную схему, чтобы сэкономить катушки индуктивности, а для LC-ФВЧ — Т-образную.

Немного о параметрах частотных фильтров

Вот мы упомянули, что у фильтров есть ширина полосы пропускания, добротность, частота среза. Но все ли это параметры и как они связаны? Давайте разбираться.

Ключевые параметры

При проектировании частотных фильтров учитывают следующие параметры:

• наклон АЧХ — чем круче, тем лучше,
• частота среза — выбирается разработчиком,
• неравномерность АЧХ — чем меньше, тем лучше,
• отношение входного и выходного сопротивлений — особенно важный параметр для ВЧ-фильтров,
• ослабление в полосе задержания — оно же ослабление в полосе заграждения, но без учета переходного участка (длительности фронта).

Самый важный параметр — это частота среза. С помощью нее мы можем регулировать, какую долю частотного диапазона «проигнорировать», а какую — оставить. Поговорим о ней чуть подробнее.

Подробнее о частоте среза

Частота среза — это такая частота, на которой ослабление фильтра равно -3 дБ в логарифмическом масштабе (в линейном это 0,707).

Важно отметить, что частота среза для ФНЧ и ФВЧ вычисляется по одному выражению:

Зная сопротивление/ индуктивность и емкость, можно определить, на какой частоте случится ослабление на -3 дБ. То есть, опираясь на нужную частоту среза, мы можем рассчитать и спроектировать фильтр. Или не все так просто?

Что такое порядок фильтра

Допустим, вы знаете частоту среза и хотите спроектировать фильтр. Но что такое R, C и L? Обычные номиналы для сопротивления, емкости и индуктивности? Вы можете ответить «да» и будете правы: для ФНЧ и ФВЧ второго порядка (самых обычных Г-образных RC- и LC-фильтров) достаточно подобрать резистор, конденсатор и катушку с нужными параметрами. Но для фильтров больших порядков ответ неоднозначный.

Наклон АЧХ удовлетворяет не всегда: если он сильно пологий, то радиоприемное устройство может поймать лишние частоты. Чтобы избавиться от такого эффекта, разработчики стараются делать фильтры с крутым наклоном АЧХ.

Наклон АЧХ тем круче, чем больше ослабление в полосе задержания и выше порядок фильтра. Последнее указывает на количество L- и C- элементов: в фильтре пятого порядка будет, например, три емкости и две индуктивности.

Зависимость крутизны наклона АЧХ от количества порядков (n).

Можно сказать, что каждый LC-элемент — индуктивность или емкость — дает уклонение АЧХ на 12 дБ на октаву, тогда как RC — всего 6 дБ на октаву.

Октава — это область частотного диапазона, на которой значение частоты увеличивается в два раза. Иногда в литературе предпочитают измерять в декадах, которые обозначают область с увеличением частоты в десять раз.

Рассчитывать фильтры — это сложно

Теперь вы знаете, что означают те самые R, C и L в формулах для частоты среза: это «суммы» номиналов для элементов фильтра. Стало ли от этого проще рассчитывать фильтры под определенную частоту среза? Не особо.

Расчет фильтров — это отдельная наука, объединяющая теорию электрических цепей, электротехнику и математические методы.

Чтобы рассчитать фильтр большого порядка по заданным условиям, применяют специальные методики. Среди них — формулы на базе полиномов Баттерворта и Чебышева, функций Бесселя.

Нормированные АЧХ фильтров.

По сути, выбирая конкретную методику, вы выбираете фильтр:

• Фильтр Баттерворта — обладает самой плоской характеристикой затухания в полосе пропускания, за счет этого имеет плавный спад.
• Фильтр Чебышева — обладает самым крутым спадом, но у него самые неравномерные характеристики в полосе пропускания.
• Фильтр Бесселя — имеет хорошую фазочастотную характеристику и крутой спад.

Чтобы понять теорию расчета фильтров, рекомендую почитать книгу «Аналоговые и цифровые фильтры». Если хотите утонуть в полиномах, аналитических вычислениях комплексных расчетах, сохраняйте в закладки.

Но рассчитать фильтр можно проще, если «схитрить» и использовать онлайн-калькулятор. Так можно узнать, например, номиналы для фильтра Чебышева пятого порядка с частотой среза 4 МГц. Проверим, работает ли он на практике.

Возможно, эти тексты тоже вас заинтересуют:

→ Как геймифицировать аренду серверов со скидкой, связав сайт с внутренней панелью администрирования
→ Первая «зеркалка» от Polaroid, робот-пылесос iRobot, гомеопатия начала XX века и кое-что еще: новые находки на барахолке
→ Проблемы безопасности SNMP на практике: имитация атак и меры профилактики

Собираем фильтр Чебышева

Предварительно я узнал номиналы через онлайн-калькулятор и проверил фильтр в Multisim. Если подключить параллельно Bode Plotter и правильно установить масштабы, программа покажет идеальную АЧХ фильтра Чебышева.

Multisim, схема ФНЧ Чебышева пятого порядка.

Супер — схему можно «перенести» на макетную плату.

Понадобится генератор гармонических колебаний и осциллограф, подключенный к выходам фильтра. Если у вас есть анализатор цепей, можно использовать его.

Синусоида синего цвета — выходной сигнал, желтого — входной.

Обратите внимание. Электрическая схема может отличаться по номиналам от идеальной, которую вы рассчитали под свою частоту среза. Не всегда возможно точно повторить значения емкостей и индуктивностей, потому что элементов с такими номиналами может просто и не быть.

Постепенно увеличивая частоту входного сигнала, можно составить таблицу для построения графика.

Частота, МГц	Вход, мВ)	Выход, мВ	Вход, дел	Выход, дел	Вход	Выход
0,5	500	50	26	14	13000	700
1	1000	50	13	13	13000	650
1,5	1000	50	14	13	14000	650
2,5	1000	50	14	14	14000	700
4	500	50	12	12	6000	600
5,5	1000	10	11	9	11000	90
6,5	1000	2	9	11	9000	22
7,5	1000	2	7	10	7000	20
8,5	1000	2	6	11	6000	22
10,5	1000	2	5	11	5000	22

Если отразить значения на системе координат, получится график для фильтра Чебышева.

Готово — у нас получилось добиться вполне крутого спада на частоте 4 МГц, ФНЧ Чебышева работает.

В статье рассмотрена лишь малая часть теоретических и практических аспектов. Фильтров гораздо больше: есть активные на базе операционных усилителей, микроконтроллеров, рассчитанные топологии Саллена-Ки и программные фильтры. Обо всем этом — в следующей статье.

Самодельные роботы Дейла — Калькулятор фильтров нижних и верхних частот

Это калькуляторы стоимости деталей, которые я написал для помощи в проектировании аналоговых активных фильтров нижних и верхних частот. Они представляют собой фильтры на основе операционных усилителей с единичным коэффициентом усиления и наиболее полезны в диапазоне звуковых частот. ВЧ-фильтры лучше всего делать с пассивными LC-компонентами. Эти калькуляторы деталей основаны на формулах и таблицах из книги Артура Б. Уильямса «Руководство по проектированию электронных фильтров». Если вам нужен полосовой фильтр, нажмите здесь.

Новое от 25 июня 2012 г.: Добавлены 2-полюсные фильтры нижних и верхних частот с усилением. Они последние два.

У Пола Фальстеда есть отличная интерактивная онлайн-программа на Java, помогающая визуализировать отклики фильтров с различными полюсами и типами откликов. Используйте его, чтобы увидеть, как будет работать конкретный фильтр.

Существуют калькуляторы для 2-х и 3-х полюсных фильтров. Для 3-полюсных фильтров требуются 2 дополнительные детали, но они имеют более крутой спад в полосе задерживания, чем 2-полюсные фильтры. Другими словами, они лучше подавляют нежелательный частотный диапазон.

Фильтр нижних частот ослабляет частоты выше указанного значения среза, а фильтр высоких частот ослабляет частоты ниже частоты среза. Нажмите здесь, чтобы просмотреть учебник по активным фильтрам на сайте Electronics Tutorials.

Выберите нужный тип фильтра из выпадающего меню. Butterworth оптимизирован для плоской частотной характеристики в полосе пропускания. Чебышев жертвует плоскостностью ради более крутого спада в стоп-полосе. Эта версия имеет пульсации в полосе пропускания 0,1 дБ. Фильтры Бесселя жертвуют как плоскостностью, так и спадом ради линейной фазы в полосе пропускания.

Затем введите желаемое значение для резисторов или конденсаторов. Все резисторы в фильтре нижних частот имеют одинаковые значения. Фильтры верхних частот имеют конденсаторы равной емкости.

Введите частоту среза 3 дБ, нажмите кнопку ВЫЧИСЛИТЬ и прочтите значения частей на правой панели. Если полученные значения деталей не оптимальны, попробуйте другие значения для одинаковых резисторов или конденсаторов и повторите попытку.

 

Операционные усилители

В приведенных ниже схемах используются классические операционные усилители с двойным питанием, использующие плюсовую и минусовую мощности, такие как LM348. Если вы используете операционный усилитель с одним источником питания (например, LM324), вам нужно будет соединить сигнальные земли с виртуальной землей, обычно на полпути между реальной землей и Vcc. Один из способов сделать это — последовательно подключить два резистора номиналом 1 кОм между Vcc и землей. Подключите конденсатор 10 мкФ от соединения двух резисторов к земле. Соединение двух резисторов представляет собой виртуальную землю на Vcc/2. Щелкните здесь, чтобы увидеть пример виртуальной площадки. Просто помните, что входные сигналы операционного усилителя должны быть смещены где-то между землей и Vcc. Например, если вы используете 5 вольт для Vcc, виртуальная земля должна быть в диапазоне от 2 до 3 вольт. Фильтры нижних частот с единичным усилением не нуждаются в явной виртуальной земле, но входной сигнал должен быть ограничен диапазоном между землей и Vcc.

Мне нравится использовать четырехъядерные КМОП-операционные усилители с одним источником питания, такие как LMC660 или LMC6484, из-за их размаха выходного напряжения и широкой полосы пропускания. Двойная версия LMC6032.

Исходный код находится здесь. Сообщайте об ошибках через мою контактную страницу.

25 июня 2012 г.

Следующие два калькулятора фильтров являются новыми. Инвертирующие фильтры с усилением. Я построил несколько тестовых схем с вычисленными значениями, и производительность соответствовала ожиданиям. Версия highpass может потребовать небольшого резистора последовательно с C1, если ваш операционный усилитель не терпит емкостных нагрузок и пытается генерировать.

HIT-счетчик = 115741

---

Нижний проходной калькулятор Sallen-ключ-клавиш.

Резистор R4:

ωKωmω

Конденсатор C1:

PFNFUFMF

Конденсатор C2:

PFNFUFMF

Параметры дизайна

Усиление (K):

.0003

Центральная частота (Fc):

Гц кГц МГц ГГц

Масштабный коэффициент (FSF):

Метод: НетМетод #1Метод #2Метод #3

Калькулятор низкочастотного фильтра Саллена-Ки

Фильтр Саллена-Ки представляет собой топологию фильтра второго порядка (двухполюсную), используемую для реализации активной фильтрации. Уравнения проектирования просты и просты в использовании, если вы знаете параметры, для которых проектируете. Этот калькулятор фильтра Саллена-Ки — попытка упростить этот процесс.

Приведенный выше калькулятор позволяет спроектировать фильтр Саллена-Ки четырьмя различными способами, описанными ниже. Расчет каждого метода зависит от комбинаций различных известных значений компонентов и ожидаемых параметров конструкции. Все расчеты основаны на отчете о применении от Texas Instruments за сентябрь 2002 г., написанном Джимом Карки, номер документа SLOA049B.

Передаточная функция

Передаточная функция описывает отношение между выходом фильтра и входом фильтра.

Передаточная функция фильтра нижних частот Саллена-Ки.

, где K — усиление фильтра, f — частотная переменная, H — передаточная функция, FSF — коэффициент масштабирования частоты, fc — частота среза, Q — добротность фильтр.

Фильтр «работает» в трех основных областях работы: (1) когда частота f ниже порога среза fc , (2) когда частота f находится на пороге fc и (3) когда частота f выше порога fc . 2, входной сигнал сдвинут на 180 градусов (отрицательно) и дополнительно ослабляется квадратом отношения частот.

Расчетные уравнения

Следующие расчетные уравнения используются для расчета коэффициента усиления фильтра (K), добротности (Q) и масштабированной центральной частоты (FSF * fc).

Расчетное уравнение 1 Расчетное уравнение 2 Расчетное уравнение 3

Методы расчета значений компонентов фильтра Саллена-Ки

Инструмент позволяет выбрать один из четырех методов расчета. Первый метод — это калькулятор в стиле plug-and-play. Вы просто подставляете значения резисторов и конденсаторов, нажимаете «Рассчитать», и он выдает ответ. Процесса упрощения нет, поэтому я назвал его «Нет». Второй, третий и четвертый методы упрощают процесс расчета, как описано в Приложении А к примечаниям по применению TI. Я обозначил эти методы 1, 2 и 3 соответственно.

Метод №1. Установка компонентов фильтра в виде коэффициентов с единичным коэффициентом усиления

Этот метод включает проектирование фильтра таким образом, чтобы в полосе пропускания не было усиления. Выполните следующие шаги:

1. Во-первых, предположим, что K = 1. R4 становится нулем (просто провод), а R3 не существует.
2. Выберите добротность Q.
3. Затем выберите m как число от 0 до 1. ( n рассчитывается для требуемой добротности из уравнения 1.1)
4. Выберите емкость C для C1. (С2 будет рассчитан для вас из полученных n , уравнение 1.2).
   • Обратите внимание, что C1 = C и C2 = n *C
5. Наконец, выберите FSF и центральную частоту fc . R будет рассчитываться по уравнению 1.3.
   • Обратите внимание, что R1 = м *R и R2 = R, уравнение 1.4.

Уравнение 1.1Уравнение 1.2Уравнение 1.3Уравнение 1.4

Метод №2 – Установка резисторов в качестве соотношений и конденсаторов равными

Здесь вы вычисляете значения компонентов, начиная с желаемого коэффициента усиления и добротности. При одинаковых значениях конденсаторов значения резисторов можно рассчитать, выбрав желаемую центральную частоту.

1. Во-первых, выберите желаемое усиление, К.
2. Затем выберите желаемую добротность Q.
3. Инструмент изменит коэффициент m , чтобы он соответствовал требуемому коэффициенту качества на основе уравнения 2.1.
4. Выберите значение емкости, C.
   • Обратите внимание, что C1 = C2 = C, как и в уравнении 2.2.
5. Выберите центральную частоту, fc и коэффициент масштабирования FSF. R рассчитывается из уравнения 2.3.
   • Обратите внимание, что R1 = м R и R2 = R, как в уравнении 2.4.
6. Наконец, выберите сопротивление для R3. R4 рассчитывается на основе R3 и K по расчетному уравнению 1.

Уравнение 2.1Уравнение 2.2Уравнение 2.3Уравнение 2.4

Метод №3 – установка всех значений компонентов фильтра равными

Этот последний метод упрощения предполагает, что все резисторы имеют одинаковые номиналы и все конденсаторы имеют одинаковые номиналы. Этот метод начинается с выбора добротности, значений емкости и центральной частоты. Наконец, инструмент вычисляет коэффициент усиления K и сопротивления R3 и R4.

1. Во-первых, выберите желаемую добротность Q.
   • Коэффициент усиления рассчитывается по уравнению 3.1.
2. Во-вторых, выберите значение емкости C. Обратите внимание, что C1 = C2 = C, как в уравнении 3.2.
3. Выберите центральную частоту fc и коэффициент масштабирования FSF.
   • Сопротивление R рассчитывается по уравнению 3.3.
4. Наконец, выберите R3.
   • R4 рассчитывается на основе K и R3 в расчетном уравнении 1.

Уравнение 3.1Уравнение 3.2Уравнение 3.3

Правила для значений резисторов

Инструмент позволяет вводить в поля сопротивления только целое или десятичное значение. Он не понимает такие символы, как «k» или «M», поэтому используйте раскрывающийся список сбоку от каждого поля ввода, чтобы преобразовать значение в килоомы или мегаомы.

Правила для значений емкости

Как и значения резисторов, инструмент не понимает такие символы, как «p», «n», «u» или «m». Таким образом, используйте раскрывающийся список сбоку от каждого поля ввода, чтобы преобразовать значение в пико, нано, микро или миллифарад.

Правила для значений проектных параметров

Инструмент позволяет вводить в поля проектных параметров только целочисленные или десятичные значения. В качестве единиц измерения центральной частоты выберите Гц, кГц, МГц или ГГц, используя раскрывающийся список рядом с полем центральной частоты.

Познакомьтесь с автором:

Привет, я Доминик. Днём я инженер. Ночью ремонтирую и модифицирую гитарные эффекты! С 2017 года я самостоятельно занимаюсь модификацией и ремонтом гитарных эффектов и аудиооборудования в компании Mimmotronics Effects в Западном Нью-Йорке. Выпустив серию плат для разработки гитарных эффектов, я решил, что следующим шагом будет поддержка этого сообщества с помощью контента о том, чему я научился за эти годы. Писать об электронике доставляет мне огромное удовольствие, особенно потому, что мне нравится видеть, что другие делают со своими знаниями о гитарных эффектах и ​​аудиосхемах.