수동 대역 통과 필터
대역 통과 필터는 특정 주파수 그룹 내에서 특정 범위의 주파수를 다른 주파수와 분리합니다. 일부 정교한 전기 회로에서는 0Hz의 매우 낮은 주파수 또는 매우 높은 주파수가 통과하는 것이 적합하지 않을 수 있습니다. 수동 대역 통과 필터는 회로의 직렬 저항 및 커패시터 조합에 따라 주파수 선택 기능을 수행합니다. 이는 선택적인 대역통과 범위 밖의 낮은 주파수와 높은 주파수를 모두 차단합니다. 이 필터는 저역 통과 필터와 고역 통과 필터로 구성됩니다.
건설
일반적인 대역 통과 필터는 아래와 같이 두 개의 RC 네트워크를 제공해야 합니다.
하나의 RC 네트워크는 직렬로 사용되며 다른 RC 네트워크는 병렬로 사용됩니다. 차단 주파수 값은 대역 통과 필터 회로에 사용되는 저항 및 커패시터 값을 통해 제어할 수 있습니다. 차단 주파수 값에 따라 넓은 범위의 주파수 또는 좁은 범위의 주파수를 허용할 수 있습니다. 따라서 대역통과 주파수의 특정 범위를 대역폭이라고 합니다.
주파수 응답 곡선
주파수 응답 곡선은 아래와 같습니다. 주파수 응답 곡선은 두 가지 차단 주파수 제한, 즉 낮은 차단 주파수 제한 fL과 높은 차단 주파수 제한 fH를 보여줍니다. 낮은 차단 주파수 fL 이하의 모든 주파수는 대역 통과 필터의 출력이 20dB/decade의 기울기로 상승할 때까지 차단됩니다. 그런 다음 출력은 최대값 70.7%에 도달하고 fH의 더 높은 주파수 한계에 도달할 때까지 특정 주파수 범위에 대해 일정하게 유지됩니다. 출력은 -20db/decade의 기울기에서 다시 떨어지기 시작합니다.
-3db의 최대 게인은 아래 그림에서 상승 추세와 하락 추세 모두에서 표시됩니다. 따라서 이 두 주파수 지점의 기하 평균은 공진 지점 또는 중심 주파수 지점을 제공합니다.
공명 주파수
상위 차단 주파수와 하위 차단 주파수의 기하 평균은 다음과 같이 표현됩니다.
fr은 중심 주파수를 나타내고, fh는 상위 차단 주파수 값을 나타내고, fl은 하위 차단 주파수 값을 나타냅니다.
위상 변화
대역 통과 필터는 2차 필터입니다. 이는 회로에 두 개의 수동 요소 조합이 있음을 의미합니다. 2차 필터의 위상각은 1차 필터의 위상각의 두 배가 됩니다. 이는 대역통과필터에서 위상각이 180도가 되어야 함을 의미한다. 위상 변화는 중심 주파수까지 +90도, 중심 주파수 지점 이후 -90도를 나타냅니다.
상한 및 하한 차단 주파수
상위 및 하위 주파수 값은 저대역 통과 필터 및 고대역 통과 필터의 주파수 계산과 마찬가지로 계산할 수 있습니다. 일반적인 표현은 다음과 같습니다.
예:
대역 통과 필터는 5kHz에서 40kHz 사이의 주파수를 허용하도록 설계됩니다. 저항이 20kΩ이라고 가정하고 커패시터 값을 계산하고 최종 대역 통과 필터를 그립니다.
상한 및 하한 차단 주파수의 일반적인 표현을 사용하면 다음과 같습니다.
고역 통과 커패시터 값은 주파수 하한을 사용하여 계산할 수 있습니다.
저역 통과 커패시터 값은 더 높은 주파수 제한을 사용하여 계산할 수 있습니다.
결론
대역 통과 필터는 선택적인 주파수 범위를 통과시키면서 더 낮거나 높은 주파수를 모두 차단하는 원리로 작동합니다. 이는 저역 통과 필터 네트워크와 고역 통과 필터 네트워크로 구성됩니다.