Cách thiết kế mạch lọc thông cao và thông thấp một cách nhanh chóng

Trong bài đăng này, chúng ta học cách thiết kế các mạch lọc âm thanh như mạch lọc thông cao và mạch lọc thông thấp một cách dễ dàng mà không phải trải qua các mô phỏng và tính toán phức tạp. Các thiết kế được trình bày sẽ chỉ cho phép tạo mạch lọc cho các dải tần cụ thể mong muốn và chặn tất cả các tần số không mong muốn khác.

Bộ lọc thông cao là gì

Như tên cho thấy một mạch lọc thông cao được thiết kế để làm suy giảm tất cả các tần số dưới một tần số đã chọn cụ thể và vượt qua hoặc cho phép tất cả các tần số trên ngưỡng này. Nguyên tắc chỉ ngược lại với mạch lọc thông thấp.

Dải cắt thường ở dải tần số tương đối cao hơn (tính bằng kHz),

Biểu đồ phản hồi của bộ lọc thông cao sau đây cho thấy hình ảnh dạng sóng cho biết tất cả các tần số dưới ngưỡng giới hạn đã chọn bị suy giảm hoặc bị chặn dần dần khi tần số giảm.

Hai hình ảnh sau đây được định cấu hình làm mạch lọc thông cao tiêu chuẩn, trong đó hình ảnh đầu tiên được thiết kế để hoạt động với nguồn cung cấp kép trong khi hình ảnh thứ hai được chỉ định để hoạt động với nguồn cung cấp duy nhất.

Trong cả hai cấu hình trên, opamp tạo thành thành phần tích cực xử lý trung tâm, trong khi các điện trở và tụ điện được kết hợp có dây qua các chân đầu vào của opamp được giới thiệu để xác định điểm cắt bộ lọc thông cao, tùy thuộc vào cách các giá trị của chúng các thành phần thụ động được tính toán theo thông số kỹ thuật hoặc yêu cầu của người dùng.

Cách thiết kế bộ lọc thông cao tùy chỉnh

Theo đề xuất, để thiết kế mạch lọc thông cao một cách nhanh chóng, các công thức sau đây và các bước tiếp theo có thể được sử dụng để tính toán các điện trở và tụ điện liên quan.

Đầu tiên, chọn một giá trị thích hợp tùy ý cho C1 hoặc C2, cả hai đều có thể giống hệt nhau.

Tiếp theo, tính R1 bằng công thức sau:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x Tần số

Ở đây thuật ngữ 'tần số' đề cập đến ngưỡng cắt thông cao mong muốn, dưới ngưỡng mà các tần số không mong muốn khác cần được giảm dần hoặc bỏ qua dần dần.

Cuối cùng, tính R2 theo cách tương tự như trên bằng công thức sau:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Tần số

Phiên bản nguồn cung cấp duy nhất của mạch lọc thông cao có thể được nhìn thấy liên quan đến Cout tụ điện khác, không quan trọng chút nào và có thể nhiều hơn C1 khoảng 100 hoặc 1000 lần.

Các cuộc thảo luận ở trên cho thấy mọi người có thể tính toán và thiết kế mạch lọc thông cao một cách đơn giản như thế nào cho một ứng dụng cụ thể có thể là mạch điều khiển âm ba, một Bộ cân bằng đồ họa 10 dải hoặc một mạch rạp hát gia đình, v.v.

Cách hoạt động của bộ lọc Low Pass

Như tên gợi ý mạch lọc thông thấp được thiết kế để vượt qua hoặc dẫn một dải tần số ưu tiên thấp hơn hoặc thấp hơn một ngưỡng giới hạn mong muốn và làm giảm hoặc chặn dần các tần số trên giá trị này.

Thông thường opamps được sử dụng để tạo các mạch lọc như vậy, vì opamps phù hợp nhất cho các ứng dụng này do đặc tính cực kỳ linh hoạt của chúng.

Biểu đồ Hiển thị Tần suất so với Tăng

Biểu đồ sau cung cấp đáp ứng tần số bộ lọc thông thấp điển hình liên quan đến độ lợi, chúng ta có thể thấy rõ cách đáp ứng suy giảm (giảm dần) khi tần số tăng qua ngưỡng cắt cụ thể.

Những hình ảnh sau đây mô tả tiêu chuẩn mạch lọc thông thấp dựa trên opamp . Cái đầu tiên cần được cấp nguồn bằng nguồn cung cấp kép và cái thứ hai hoạt động bằng cách sử dụng một điện áp cung cấp duy nhất.

Thiết kế mạch lọc thông thấp tùy chỉnh

Các thành phần R1, R2 và C1, C2 được định cấu hình với sơ đồ chân đầu vào không đảo ngược (+) và đảo ngược (-) của opamp về cơ bản quyết định phạm vi cắt của bộ lọc và chúng cần được tính toán tối ưu trong khi thiết kế mạch.

Để tính toán các thông số này và thiết kế mạch lọc thông thấp nhanh chóng trong vòng vài phút, người ta có thể sử dụng các công thức sau và các bước giải thích:

Trước tiên, chúng ta cần tìm C1 mà chúng ta có thể thực hiện bằng cách chọn bất kỳ giá trị nào tùy ý theo sự thuận tiện của chúng ta.

Tiếp theo, chúng ta có thể tính C2 bằng công thức:

C2 = C1 x 2

R1 và R2 có thể giống hệt nhau và có thể được tính bằng công thức sau:

R1 hoặc R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Tần số.

ở đây 'tần số' là phạm vi mà quá trình chuyển đổi giới hạn dự kiến ​​sẽ xảy ra, hoặc phạm vi giới hạn mong muốn.

Các giá trị của Cin và Cout được hiển thị trong bộ lọc thông thấp cung cấp đơn không quan trọng và chúng có thể gấp 100 đến 1000 lần giá trị của C1, nghĩa là nếu bạn chọn C1 là 0,1uF, thì những giá trị này có thể nằm trong khoảng 10uF đến 100uF, v.v. . Thông số điện áp có thể được chọn gấp đôi so với điện áp nguồn được sử dụng.

Các điện trở đều có định mức 1/4 watt, 5% hoặc 1%.

Vậy là xong! .... bằng cách sử dụng kỹ thuật đơn giản ở trên, bạn có thể thiết kế một bộ lọc thông thấp hợp lý một cách nhanh chóng và sử dụng nó cho một ứng dụng cụ thể có thể bao gồm một mạch nhạc bass cao, một loa hoạt động chéo qua mạng hoặc một hệ thống rạp hát gia đình, v.v.

Thông tin khác: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing