Come progettare rapidamente circuiti di filtri passa alto e passa basso

In questo post impariamo come progettare circuiti di filtro audio come filtri passa alto e circuiti filtro passa basso senza sforzo senza passare attraverso i fastidi di simulazioni e calcoli complessi. I progetti presentati consentiranno la creazione di circuiti di filtro solo per le bande di frequenza specifiche desiderate e bloccheranno tutte le altre frequenze indesiderate.

Che cos'è il filtro passa alto

Come suggerisce il nome, un circuito di filtro passa-alto è progettato per attenuare tutte le frequenze al di sotto di una particolare frequenza selezionata e per far passare o consentire tutte le frequenze al di sopra di questa soglia. Il principio è esattamente opposto a un circuito di filtro passa-basso.

La gamma di taglio è generalmente a una gamma di frequenza relativamente più alta (in kHz),

Il seguente grafico di risposta del filtro passa alto mostra l'immagine della forma d'onda che indica come tutte le frequenze al di sotto di una soglia di taglio selezionata vengono attenuate o bloccate gradualmente, man mano che la frequenza diminuisce.

Le due immagini seguenti sono configurate come circuiti di filtri passa-alto standard, dove la prima è progettata per funzionare con una doppia alimentazione mentre la seconda è specificata per funzionare con una singola alimentazione.

In entrambe le configurazioni di cui sopra, l'opamp costituisce il componente attivo di elaborazione centrale, mentre i resistori e i condensatori associati cablati attraverso i pin di ingresso dell'amplificatore operazionale vengono introdotti per determinare il punto di interruzione del filtro passa-alto, a seconda di come i valori di questi i componenti passivi sono calcolati secondo le specifiche oi requisiti degli utenti.

Come progettare un filtro passa alto personalizzato

Come proposto, per progettare rapidamente un circuito di filtro passa-alto, le seguenti formule e le fasi successive possono essere utilizzate per calcolare i relativi resistori e condensatori.

Innanzitutto, seleziona un valore appropriato arbitrariamente per C1 o C2, entrambi possono essere identici.

Quindi, calcola R1 utilizzando la seguente formula:

R1 = 1 / √2 x π x C1 x Frequenza

Qui il termine 'frequenza' si riferisce alla soglia di taglio passa-alto desiderata al di sotto della quale altre frequenze indesiderate devono essere attenuate o ignorate gradualmente.

Infine, calcola R2 nello stesso modo di sopra usando la seguente equazione:

R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frequenza

La versione ad alimentazione singola del circuito del filtro passa alto può essere vista coinvolgere un altro condensatore Cout che non è affatto critico e può essere circa 100 o 1000 volte superiore a C1.

Le discussioni precedenti mostrano come chiunque può calcolare e progettare rapidamente un circuito di filtro passa-alto per una particolare applicazione che potrebbe essere un circuito di controllo degli acuti, un Equalizzatore grafico a 10 bande o un circuito home theater ecc.

Come funzionano i filtri passa basso

Come suggerisce il nome circuiti del filtro passa basso sono progettati per far passare o condurre una gamma preferita di frequenza inferiore o inferiore a una soglia di taglio desiderata e attenuare o bloccare gradualmente le frequenze al di sopra di questo valore.

Normalmente gli amplificatori operazionali vengono impiegati per realizzare tali circuiti di filtraggio, poiché gli amplificatori operazionali sono più adatti per queste applicazioni grazie alle loro caratteristiche estremamente versatili.

Grafico che mostra la frequenza rispetto al guadagno

Il grafico seguente fornisce la tipica risposta in frequenza del filtro passa basso per quanto riguarda il guadagno, possiamo vedere chiaramente come la risposta si attenua (diminuisce gradualmente) quando la frequenza aumenta oltre la particolare soglia di taglio.

Le immagini seguenti illustrano lo standard circuiti di filtro passa basso basati su opamp . Il primo deve essere alimentato da una doppia alimentazione e il secondo funziona utilizzando una singola tensione di alimentazione.

Progettazione di un circuito di filtro passa basso personalizzato

I componenti R1, R2 e C1, C2 configurati con i pinout di ingresso non invertenti (+) e invertenti (-) dell'amplificatore operazionale decidono fondamentalmente l'intervallo di taglio del filtro e questi devono essere calcolati in modo ottimale durante la progettazione il circuito.

Per calcolare questi parametri e progettare rapidamente un circuito di filtro passa basso in pochi minuti, è possibile utilizzare le seguenti formule e i passaggi spiegati:

Per prima cosa dobbiamo trovare C1, cosa che possiamo fare selezionando qualsiasi valore arbitrariamente secondo la nostra convenienza.

Successivamente, possiamo calcolare C2 con la formula:

C2 = C1 x 2

R1 e R2 possono essere identici e possono essere calcolati utilizzando la seguente formula:

R1 o R2 = 1/2 √2 x π x C1 x Frequenza.

qui la 'frequenza' è l'intervallo in cui ci si aspetta che avvenga la transizione di taglio, o l'intervallo di taglio desiderato.

I valori di Cin e Cout mostrati nel filtro passa basso a singola alimentazione non sono critici e questi possono essere da 100 a 1000 volte quello di C1, il che significa che se hai selezionato C1 come 0,1uF, questi potrebbero essere ovunque tra 10uF e 100uF ecc. La specifica di tensione può essere selezionata per essere il doppio della tensione di alimentazione utilizzata.

Le resistenze sono tutte da 1/4 di watt, 5% o 1%.

Questo è tutto! .... utilizzando la semplice tecnica sopra è possibile progettare rapidamente un filtro passa basso ragionevolmente buono e utilizzarlo per un'applicazione specifica che potrebbe includere un circuito di musica per bassi alti, un altoparlante attivo attraversa la rete o un sistema home theater ecc.

Ulteriori informazioni: https://drive.google.com/file/d/1yo_WH0NzYg43ro_X0ZrXoLYSM5XOzKU8/view?usp=sharing