Tin tức

Bộ lọc thông dải thụ độngcó thể được thực hiện bằng cách kết nối một bộ lọc thông thấp với một bộ lọc thông cao

Bộ lọc thông dải thụ động có thể được sử dụng để cô lập hoặc lọc ra các tần số nhất định nằm trong một dải tần số hoặc phạm vi tần số cụ thể. Tần số cắt, hay điểm ƒc, trong một bộ lọc thụ động RC đơn giản, có thể được điều khiển chính xác chỉ bằng một điện trở nối tiếp với một tụ điện không phân cực, và tùy thuộc vào cách chúng được kết nối, chúng ta đã thấy rằng có thể thu được bộ lọc thông thấp hoặc thông cao.

Một ứng dụng đơn giản của các loại bộ lọc thụ động này là trong các ứng dụng hoặc mạch khuếch đại âm thanh như bộ lọc phân tần loa hoặc bộ điều khiển âm thanh tiền khuếch đại. Đôi khi, chỉ cần cho qua một dải tần số nhất định, không bắt đầu từ 0Hz (DC) hoặc kết thúc ở một điểm tần số cao nào đó, mà nằm trong một dải tần số nhất định, dù hẹp hay rộng.

Bằng cách kết nối hoặc "xếp tầng" một mạch lọc thông thấp với một mạch lọc thông cao, chúng ta có thể tạo ra một loại bộ lọc RC thụ động khác, cho phép đi qua một dải tần số được chọn, có thể hẹp hoặc rộng, đồng thời làm suy giảm tất cả các tần số nằm ngoài dải này. Kiểu sắp xếp bộ lọc thụ động mới này tạo ra một bộ lọc chọn lọc tần số thường được gọi là Bộ lọc thông dải (BPF).

Không giống như bộ lọc thông thấp chỉ cho tín hiệu ở dải tần số thấp hoặc bộ lọc thông cao cho tín hiệu ở dải tần số cao hơn, bộ lọc thông dải cho tín hiệu trong một "dải" hoặc "độ rộng" tần số nhất định mà không làm méo tín hiệu đầu vào hoặc gây thêm nhiễu. Dải tần số này có thể có độ rộng bất kỳ và thường được gọi là bộ lọc băng thông.

Băng thông thường được định nghĩa là dải tần số tồn tại giữa hai điểm cắt tần số xác định (ƒc), thấp hơn 3dB so với điểm trung tâm hoặc đỉnh cộng hưởng cực đại trong khi làm suy yếu hoặc làm yếu các điểm khác nằm ngoài hai điểm này.

Đối với các tần số trải rộng, chúng ta có thể định nghĩa đơn giản thuật ngữ "băng thông", BW là hiệu số giữa điểm tần số cắt thấp (ƒcLOWER) và điểm tần số cắt cao (ƒcHIGHER). Nói cách khác, BW = ƒH – ƒL. Rõ ràng, để bộ lọc thông dải hoạt động chính xác, tần số cắt của bộ lọc thông thấp phải cao hơn tần số cắt của bộ lọc thông cao.

Bộ lọc thông dải "lý tưởng" cũng có thể được sử dụng để cô lập hoặc lọc ra một số tần số nằm trong một dải tần số cụ thể, ví dụ như để khử nhiễu. Bộ lọc thông dải thường được gọi là bộ lọc bậc hai (hai cực) vì chúng có "hai" thành phần phản kháng, tức là tụ điện, trong thiết kế mạch của chúng. Một tụ điện trong mạch thông thấp và một tụ điện khác trong mạch thông cao.

Biểu đồ Bode hoặc đường cong đáp ứng tần số ở trên thể hiện các đặc tính của bộ lọc thông dải. Ở đây, tín hiệu bị suy giảm ở tần số thấp với đầu ra tăng theo độ dốc +20dB/Decade (6dB/Octave) cho đến khi tần số đạt đến điểm "ngắt dưới" ƒL. Ở tần số này, điện áp đầu ra lại bằng 1/√2 = 70,7% giá trị tín hiệu đầu vào hoặc -3dB (20*log(VOUT/VIN)) của đầu vào.

Đầu ra tiếp tục ở mức khuếch đại cực đại cho đến khi đạt đến điểm "ngắt trên" ƒH, tại đó đầu ra giảm dần với tốc độ -20dB/Decade (6dB/Quãng tám), làm suy giảm bất kỳ tín hiệu tần số cao nào. Điểm khuếch đại đầu ra cực đại thường là giá trị trung bình hình học của hai giá trị -3dB nằm giữa điểm cắt dưới và trên, và được gọi là giá trị "Tần số trung tâm" hoặc "Đỉnh cộng hưởng" ƒr. Giá trị trung bình hình học này được tính theo công thức ƒr 2 = ƒ(UPPER) x ƒ(LOWER).

Abộ lọc thông dảiđược coi là bộ lọc loại bậc hai (hai cực) vì nó có "hai" thành phần phản kháng trong cấu trúc mạch của nó, khi đó góc pha sẽ gấp đôi góc pha của các bộ lọc bậc một đã thấy trước đó, tức là 180o. Góc pha của tín hiệu đầu ra SẮC so với đầu vào +90o cho đến tần số trung tâm hoặc tần số cộng hưởng, tại điểm mà nó trở thành "không" độ (0o) hoặc "cùng pha" và sau đó thay đổi thành LAG đầu vào -90o khi tần số đầu ra tăng.

Điểm tần số cắt trên và dưới của bộ lọc thông dải có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng cùng công thức như đối với cả bộ lọc thông thấp và thông cao. Ví dụ.