Pasívny pásmový filter
Pásmový filter oddeľuje špecifický rozsah frekvencií od ostatných v rámci určitej frekvenčnej skupiny. Niektoré sofistikované elektrické obvody nemusia považovať za vhodné, aby nimi prechádzali veľmi nízke frekvencie pri 0 Hz alebo veľmi vysoké frekvencie, pasívny pásmový filter vykonáva funkcie frekvenčnej selektivity v závislosti od kombinácií sériového odporu a kondenzátora v ich obvode. Blokujú spodné aj horné frekvencie mimo ich selektívneho rozsahu pásma. Tieto filtre sa skladajú z dolnopriepustných a hornopriepustných filtrov.
Stavebníctvo
Typický pásmový filter má predstavovať dve RC siete, ako je znázornené nižšie:
Jedna RC sieť sa používa v sérii, zatiaľ čo druhá RC sieť sa používa paralelne. Hodnoty medznej frekvencie je možné ovládať prostredníctvom hodnôt odporu a kondenzátora používaných v obvode pásmového filtra. Môže povoliť široký rozsah frekvencií alebo úzky rozsah frekvencií v závislosti od hodnôt medznej frekvencie. Preto sa špecifický rozsah pásmových frekvencií nazýva šírka pásma.
Krivka frekvenčnej odozvy
Krivka frekvenčnej odozvy je uvedená nižšie. Krivka frekvenčnej odozvy ukazuje dva limity medznej frekvencie: dolný limit medznej frekvencie fL a vysoký limit medznej frekvencie fH. Všetky frekvencie pod dolnou medznou frekvenciou fL sú blokované, kým výstup pásmového filtra nestúpne na strmosť 20 dB/dekádu. Výstup potom dosiahne maximálnu hodnotu 70,7 % a zostane konštantný pre špecifický rozsah frekvencií, kým sa nedosiahne horná hranica frekvencie fH. Výkon začne opäť klesať pri sklone -20db/dekádu.
Maximálny zisk -3db je na obrázku nižšie označený ako v stúpajúcom, tak aj klesajúcom trende. Preto geometrický priemer týchto dvoch frekvenčných bodov poskytuje rezonančný bod alebo stredný frekvenčný bod.
Rezonančná frekvencia
Geometrický priemer hornej medznej frekvencie a dolnej medznej frekvencie je vyjadrený ako:
fr predstavuje strednú frekvenciu, zatiaľ čo fh predstavuje hornú hodnotu medznej frekvencie a fl predstavuje spodnú hodnotu medznej frekvencie.
Fázový posun
Pásmové filtre sú filtre druhého rádu. Znamená to prítomnosť dvoch kombinácií pasívnych prvkov v jeho obvode. Fázový uhol pre filtre druhého rádu bude dvojnásobkom fázového uhla filtrov prvého rádu. To znamená, že fázový uhol v pásmovom filtri musí byť 180 stupňov. Fázový posun indikoval +90 stupňov až po strednú frekvenciu a -90 stupňov po stredovom frekvenčnom bode.
Horná a dolná medzná frekvencia
Hodnoty hornej a dolnej frekvencie možno vypočítať rovnako ako výpočty frekvencie v nízkopásmových a hornopásmových filtroch. Všeobecný výraz je daný:
Príklad:
Pásmový filter má byť navrhnutý tak, aby umožňoval frekvencie medzi 5 kHz a 40 kHz. Za predpokladu, že odpory sú 20 kΩ, vypočítajte hodnoty kondenzátora a nakreslite konečný pásmový filter.
Pomocou všeobecného vyjadrenia hornej a dolnej medznej frekvencie:
Hodnotu hornopriepustného kondenzátora je možné vypočítať pomocou dolného frekvenčného limitu:
Hodnotu dolnopriepustného kondenzátora je možné vypočítať pomocou vyššieho frekvenčného limitu:
Záver
Pásmové filtre fungujú na princípe prechodu selektívneho rozsahu frekvencií pri blokovaní všetkých nižších alebo vyšších. Vo svojej konštrukcii sa skladajú z dolnopriepustných a hornopriepustných filtračných sietí.