Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động

Bài viết này giới thiệu khái niệm về lọc và giải thích chi tiết mục đích cũng như đặc điểm của bộ lọc thông thấp dùng tụ điện trở (RC).

Miền thời gian và miền tần số

Khi bạn nhìn vào tín hiệu điện trên máy hiện sóng, bạn sẽ thấy một đường biểu thị sự thay đổi điện áp theo thời gian. Tại bất kỳ thời điểm cụ thể nào, tín hiệu chỉ có một giá trị điện áp. Những gì bạn nhìn thấy trên máy hiện sóng là sự biểu diễn miền thời gian của tín hiệu.

Dấu vết của máy hiện sóng điển hình rất đơn giản và trực quan nhưng cũng có phần hạn chế vì nó không trực tiếp tiết lộ nội dung tần số của tín hiệu. Ngược lại với biểu diễn miền thời gian, trong đó một thời điểm chỉ tương ứng với một giá trị điện áp, biểu diễn miền tần số (còn gọi là phổ ) truyền tải thông tin về tín hiệu bằng cách xác định các thành phần tần số khác nhau có mặt đồng thời .

image 59
Biểu diễn miền thời gian của sóng hình sin (trên cùng) và sóng vuông (dưới).
image 60
Biểu diễn miền tần số của sóng hình sin (trên cùng) và sóng vuông (dưới).

Bộ lọc là gì?

Bộ lọc là một mạch loại bỏ hoặc “lọc ra” một dải thành phần tần số được chỉ định. Nói cách khác, nó tách phổ tín hiệu thành các thành phần tần số sẽ được truyền qua và các thành phần tần số sẽ bị chặn .

Nếu bạn không có nhiều kinh nghiệm về phân tích miền tần số, bạn vẫn có thể không chắc chắn về các thành phần tần số này là gì và chúng cùng tồn tại như thế nào trong một tín hiệu không thể có nhiều giá trị điện áp cùng một lúc. Hãy xem một ví dụ ngắn gọn sẽ giúp làm rõ khái niệm này.

Hãy tưởng tượng rằng chúng ta có tín hiệu âm thanh bao gồm sóng hình sin 5 kHz hoàn hảo. Chúng ta biết sóng hình sin trông như thế nào trong miền thời gian và trong miền tần số, chúng ta sẽ không thấy gì ngoài tần số “tăng đột biến” ở 5 kHz. Bây giờ, giả sử chúng ta kích hoạt bộ tạo dao động 500 kHz để đưa nhiễu tần số cao vào tín hiệu âm thanh.

Tín hiệu nhìn thấy trên máy hiện sóng sẽ vẫn chỉ là một chuỗi điện áp, với một giá trị trong một thời điểm, nhưng tín hiệu sẽ trông khác vì các biến thể trong miền thời gian của nó bây giờ phải phản ánh cả sóng hình sin 5 kHz và tần số cao. dao động tiếng ồn.

Tuy nhiên, trong miền tần số, sóng hình sin và nhiễu là các thành phần tần số riêng biệt hiện diện đồng thời trong tín hiệu này. Sóng hình sin và nhiễu chiếm các phần khác nhau trong biểu diễn miền tần số của tín hiệu (như thể hiện trong sơ đồ bên dưới) và điều này có nghĩa là chúng ta có thể lọc nhiễu bằng cách dẫn tín hiệu qua một mạch truyền qua tần số thấp và chặn tần số cao .

image 61
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 23

Các loại bộ lọc

Các bộ lọc có thể được xếp vào các danh mục rộng tương ứng với các đặc điểm chung về đáp ứng tần số của bộ lọc . Nếu bộ lọc vượt qua tần số thấp và chặn tần số cao thì nó được gọi là bộ lọc thông thấp. Nếu nó chặn tần số thấp và vượt qua tần số cao thì đó là bộ lọc thông cao. Ngoài ra còn có các bộ lọc thông dải chỉ truyền một dải tần số tương đối hẹp và các bộ lọc chặn dải chỉ chặn một dải tần số tương đối hẹp.

image 62
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 24

Bộ lọc cũng có thể được phân loại theo loại thành phần được sử dụng để thực hiện mạch. Bộ lọc thụ động sử dụng điện trở , tụ điện và cuộn cảm ; các thành phần này không có khả năng khuếch đại và do đó bộ lọc thụ động chỉ có thể duy trì hoặc giảm biên độ của tín hiệu đầu vào. Mặt khác, bộ lọc hoạt động có thể vừa lọc tín hiệu vừa áp dụng mức tăng vì nó bao gồm một thành phần hoạt động như bóng bán dẫn hoặc bộ khuếch đại hoạt động.

image 63
Bộ lọc thông thấp hoạt động này dựa trên cấu trúc liên kết Sallen–Key phổ biến.

Bài viết này tìm hiểu việc phân tích và thiết kế các bộ lọc thông thấp thụ động. Các mạch này đóng một vai trò quan trọng trong nhiều hệ thống và ứng dụng.

Bộ lọc thông thấp RC

Để tạo bộ lọc thông thấp thụ động, chúng ta cần kết hợp phần tử điện trở với phần tử phản ứng. Nói cách khác, chúng ta cần một mạch điện bao gồm một điện trở và một tụ điện hoặc một cuộn cảm. Về lý thuyết, cấu trúc liên kết thông thấp điện trở-cuộn cảm (RL) tương đương về khả năng lọc với cấu trúc liên kết thông thấp điện trở-tụ điện (RC). Tuy nhiên, trong thực tế, phiên bản tụ điện trở phổ biến hơn nhiều và do đó phần còn lại của bài viết này sẽ tập trung vào bộ lọc thông thấp RC.

image 64
Bộ lọc thông thấp RC

Như bạn có thể thấy trong sơ đồ, đáp ứng thông thấp RC được tạo ra bằng cách đặt một điện trở nối tiếp với đường dẫn tín hiệu và một tụ điện song song với tải. Trong sơ đồ, tải là một thành phần đơn lẻ, nhưng trong mạch thực, nó có thể là thứ gì đó phức tạp hơn nhiều, chẳng hạn như bộ chuyển đổi tương tự sang số, bộ khuếch đại hoặc tầng đầu vào của máy hiện sóng mà bạn đang sử dụng để đo. phản hồi của bộ lọc.

Chúng ta có thể phân tích trực quan hoạt động lọc của cấu trúc liên kết thông thấp RC nếu chúng ta nhận ra rằng điện trở và tụ điện tạo thành một bộ chia điện áp phụ thuộc tần số.

image 65
Bộ lọc thông thấp RC được vẽ lại để trông giống như một bộ chia điện áp.

Khi tần số của tín hiệu đầu vào thấp, trở kháng của tụ điện cao so với trở kháng của điện trở; do đó, hầu hết điện áp đầu vào bị rơi trên tụ điện (và trên tải song song với tụ điện). Khi tần số đầu vào cao, trở kháng của tụ điện thấp so với trở kháng của điện trở, điều đó có nghĩa là điện áp rơi trên điện trở nhiều hơn và ít điện áp được truyền đến tải hơn. Do đó, tần số thấp được truyền qua và tần số cao bị chặn.

Giải thích định tính về chức năng thông thấp RC này là bước quan trọng đầu tiên, nhưng nó không hữu ích lắm khi chúng ta thực sự cần thiết kế một mạch điện, bởi vì các thuật ngữ “tần số cao” và “tần số thấp” cực kỳ mơ hồ. Các kỹ sư cần tạo ra các mạch truyền và chặn các tần số cụ thể. Ví dụ: trong hệ thống âm thanh được mô tả ở trên, chúng tôi muốn duy trì tín hiệu 5 kHz và triệt tiêu tín hiệu 500 kHz. Điều này có nghĩa là chúng ta cần một bộ lọc chuyển từ truyền sang chặn ở khoảng tần số từ 5 kHz đến 500 kHz.

Tần số cắt

Dải tần số mà bộ lọc không gây suy giảm đáng kể được gọi là băng thông và dải tần mà bộ lọc gây ra suy giảm đáng kể được gọi là băng chặn. Các bộ lọc tương tự, chẳng hạn như bộ lọc thông thấp RC, luôn chuyển đổi dần dần từ băng thông sang băng chặn. Điều này có nghĩa là không thể xác định một tần số mà tại đó bộ lọc dừng truyền tín hiệu và bắt đầu chặn tín hiệu. Tuy nhiên, các kỹ sư cần một cách để tóm tắt một cách thuận tiện và chính xác đáp ứng tần số của bộ lọc và đây là lúc khái niệm tần số cắt phát huy tác dụng.

Khi nhìn vào biểu đồ đáp ứng tần số của bộ lọc RC, bạn sẽ nhận thấy rằng thuật ngữ “tần số cắt” không chính xác lắm. Hình ảnh phổ của tín hiệu bị “cắt” thành hai nửa, một nửa được giữ lại và một nửa bị loại bỏ, không áp dụng vì độ suy giảm tăng dần khi tần số di chuyển từ dưới mức cắt lên trên mức cắt.

Tần số cắt của bộ lọc thông thấp RC thực tế là tần số tại đó biên độ của tín hiệu đầu vào giảm 3 dB (giá trị này được chọn vì biên độ giảm 3 dB tương ứng với mức giảm công suất 50%). Do đó, tần số cắt còn được gọi là tần số –3 dB và trên thực tế, tên này chính xác hơn và nhiều thông tin hơn. Thuật ngữ băng thông đề cập đến độ rộng băng thông của bộ lọc và trong trường hợp bộ lọc thông thấp, băng thông bằng tần số –3 dB (như thể hiện trong sơ đồ bên dưới).

image 66
Sơ đồ này truyền tải các đặc điểm chung về đáp ứng tần số của bộ lọc thông thấp RC. Băng thông bằng tần số -3 dB.

Như đã giải thích ở trên, hoạt động thông thấp của bộ lọc RC là do sự tương tác giữa trở kháng không phụ thuộc tần số của điện trở và trở kháng phụ thuộc tần số của tụ điện. Để xác định chi tiết đáp ứng tần số của bộ lọc, chúng ta cần phân tích một cách toán học mối quan hệ giữa điện trở (R) và điện dung (C) và chúng ta cũng có thể thao tác các giá trị này để thiết kế bộ lọc đáp ứng các thông số kỹ thuật chính xác. Tần số cắt (fC ) của bộ lọc thông thấp RC được tính như sau:

image 67
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 25

Hãy xem xét một ví dụ thiết kế đơn giản. Giá trị của tụ điện hạn chế hơn giá trị điện trở, vì vậy chúng ta sẽ bắt đầu với giá trị chung của điện dung (chẳng hạn như 10 nF), sau đó chúng ta sẽ sử dụng phương trình để xác định giá trị điện trở cần thiết. Mục tiêu là thiết kế bộ lọc bảo toàn dạng sóng âm thanh 5 kHz và loại bỏ dạng sóng nhiễu 500 kHz. Chúng tôi sẽ thử tần số cắt là 100 kHz và ở phần sau của bài viết, chúng tôi sẽ phân tích kỹ hơn tác động của bộ lọc này lên hai thành phần tần số.

image 68
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 26

Do đó, điện trở 160 Ω kết hợp với tụ điện 10 nF sẽ cho chúng ta bộ lọc gần đúng với đáp ứng tần số mong muốn.

Tính toán phản hồi của bộ lọc

Chúng ta có thể tính toán hoạt động lý thuyết của bộ lọc thông thấp bằng cách sử dụng phiên bản phụ thuộc tần số của phép tính bộ chia điện áp điển hình. Đầu ra của bộ chia điện áp điện trở được biểu thị như sau:

image 69
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 27
image 70
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 28

Bộ lọc RC sử dụng cấu trúc tương đương, nhưng thay vì R 2 chúng ta có tụ điện. Đầu tiên, chúng ta thay R 2 (ở tử số) bằng điện kháng của tụ điện (X C ). Tiếp theo, chúng ta cần tính độ lớn của tổng trở và đặt nó vào mẫu số. Vì vậy, chúng tôi có

image 71
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 29

Điện kháng của tụ điện biểu thị mức độ cản trở dòng điện, nhưng không giống như điện trở, mức độ phản kháng phụ thuộc vào tần số tín hiệu truyền qua tụ điện. Vì vậy, chúng ta phải tính toán điện kháng ở một tần số cụ thể và phương trình chúng ta sử dụng cho việc này là như sau:

image 72
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 30

Trong ví dụ thiết kế ở trên, R ≈ 160 Ω và C = 10 nF. Chúng ta giả sử rằng biên độ của V IN là 1 V, do đó chúng ta có thể loại bỏ V IN khỏi phép tính một cách đơn giản. Trước tiên hãy tính biên độ của V OUT ở tần số sóng hình sin:

image 73
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 31
image 74
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 32

Biên độ của sóng hình sin về cơ bản không thay đổi. Điều đó tốt vì mục đích của chúng tôi là bảo toàn sóng hình sin trong khi triệt tiêu nhiễu. Kết quả này không có gì đáng ngạc nhiên vì chúng tôi đã chọn tần số ngưỡng (100 kHz) cao hơn nhiều so với tần số sóng hình sin (5 kHz).

Bây giờ hãy xem bộ lọc sẽ làm giảm thành phần nhiễu thành công như thế nào.

image 75
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 33
image 76
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 34

Biên độ nhiễu chỉ còn khoảng 20% ​​giá trị ban đầu.

Trực quan hóa phản hồi của bộ lọc

Phương tiện thuận tiện nhất để đánh giá tác động của bộ lọc lên tín hiệu là kiểm tra biểu đồ đáp ứng tần số của bộ lọc. Những đồ thị này, thường được gọi là đồ thị Bode, có độ lớn (tính bằng decibel) trên trục tung và tần số trên trục hoành; trục ngang thường có thang logarit, sao cho khoảng cách vật lý giữa 1 Hz và 10 Hz giống với khoảng cách vật lý giữa 10 Hz và 100 Hz, giữa 100 Hz và 1 kHz, v.v. Cấu hình này cho phép chúng tôi đánh giá nhanh chóng và chính xác hoạt động của bộ lọc trên một dải tần số rất lớn.

image 77
Một ví dụ về biểu đồ đáp ứng tần số.

Mỗi điểm trên đường cong biểu thị cường độ mà tín hiệu đầu ra sẽ có nếu tín hiệu đầu vào có cường độ 1 V và tần số bằng giá trị tương ứng trên trục hoành. Ví dụ: khi tần số đầu vào là 1 MHz, biên độ đầu ra (giả sử biên độ đầu vào là 1 V) sẽ là 0,1 V (vì –20 dB tương ứng với mức giảm hệ số mười).

Hình dạng chung của đường cong đáp ứng tần số này sẽ trở nên rất quen thuộc khi bạn dành nhiều thời gian hơn cho các mạch lọc. Đường cong gần như phẳng hoàn toàn trong dải thông và sau đó nó bắt đầu giảm nhanh hơn khi tần số đầu vào tiến đến tần số cắt. Cuối cùng, tốc độ thay đổi độ suy giảm, được gọi là roll-off, ổn định ở mức 20 dB/dec—nghĩa là, biên độ của tín hiệu đầu ra giảm 20 dB đối với mỗi lần tăng tần số đầu vào lên gấp 10 lần.

Đánh giá hiệu suất của bộ lọc thông thấp

Nếu chúng ta cẩn thận vẽ biểu đồ đáp ứng tần số của bộ lọc mà chúng ta đã thiết kế trước đó trong bài viết, chúng ta sẽ thấy rằng đáp ứng cường độ ở 5 kHz về cơ bản là 0 dB (tức là độ suy giảm gần như bằng 0) và đáp ứng cường độ ở 500 kHz là khoảng –14 dB (tương ứng với mức tăng 0,2). Các giá trị này phù hợp với kết quả tính toán mà chúng tôi đã thực hiện trong phần trước.

Bởi vì các bộ lọc RC luôn có sự chuyển đổi dần dần từ băng thông sang băng chặn và do độ suy giảm không bao giờ đạt đến vô cực nên chúng ta không thể thiết kế một bộ lọc “hoàn hảo”—tức là một bộ lọc không ảnh hưởng đến sóng hình sin và loại bỏ hoàn toàn nhiễu. Thay vào đó, chúng ta luôn có sự đánh đổi. Nếu chúng ta di chuyển tần số cắt đến gần hơn 5 kHz, chúng ta sẽ giảm tiếng ồn nhiều hơn nhưng đồng thời cũng làm suy giảm sóng hình sin mà chúng ta muốn gửi đến loa. Nếu chúng ta di chuyển tần số cắt đến gần hơn 500 kHz, chúng ta sẽ có ít sự suy giảm hơn ở tần số sóng hình sin nhưng cũng ít suy giảm hơn ở tần số nhiễu.

Chuyển pha bộ lọc thông thấp

Cho đến nay chúng ta đã thảo luận về cách bộ lọc điều chỉnh biên độ của các thành phần tần số khác nhau trong tín hiệu. Tuy nhiên, các phần tử mạch phản kháng luôn tạo ra sự lệch pha bên cạnh hiệu ứng biên độ.

Khái niệm pha đề cập đến giá trị của tín hiệu định kỳ tại một thời điểm cụ thể trong một chu kỳ. Do đó, khi chúng tôi nói rằng mạch điện gây ra sự dịch pha, chúng tôi muốn nói rằng nó tạo ra sự lệch pha giữa tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra: tín hiệu đầu vào và đầu ra không còn bắt đầu và kết thúc chu kỳ của chúng tại cùng một thời điểm. Giá trị dịch pha, chẳng hạn như 45° hoặc 90°, cho biết mức độ lệch pha đã được tạo ra.

Mỗi phần tử phản kháng trong mạch tạo ra sự dịch pha 90°, nhưng sự dịch pha này không xảy ra cùng một lúc. Pha của tín hiệu đầu ra, giống như cường độ của tín hiệu đầu ra, thay đổi dần dần khi tần số đầu vào tăng. Trong bộ lọc thông thấp RC, chúng ta có một phần tử phản kháng (tụ điện) và do đó, mạch cuối cùng sẽ tạo ra độ dịch pha 90°.

Giống như đáp ứng cường độ, đáp ứng pha được đánh giá dễ dàng nhất bằng cách kiểm tra đồ thị trong đó trục hoành biểu thị tần số logarit. Mô tả bên dưới truyền tải mô hình chung và sau đó bạn có thể điền các chi tiết bằng cách kiểm tra cốt truyện.

  • Độ lệch pha ban đầu là 0°.
  • Nó tăng dần cho đến khi đạt tới 45° ở tần số cắt; trong phần phản hồi này, tốc độ thay đổi ngày càng tăng.
  • Sau tần số cắt, độ lệch pha tiếp tục tăng nhưng tốc độ thay đổi đang giảm dần.
  • Tốc độ thay đổi trở nên rất nhỏ khi độ lệch pha tiệm cận tới 90°.
image 78
Đường liền nét là đáp ứng cường độ và đường chấm chấm là đáp ứng pha. Tần số cắt là 100 kHz. Lưu ý rằng độ dịch pha là 45° ở tần số cắt.

Bộ lọc thông thấp bậc hai

Cho đến nay chúng ta đã giả định rằng bộ lọc thông thấp RC bao gồm một điện trở và một tụ điện. Cấu hình này là bộ lọc bậc một.

“Thứ tự” của bộ lọc thụ động được xác định bởi số lượng phần tử phản ứng—tức là tụ điện hoặc cuộn cảm—có trong mạch. Bộ lọc bậc cao hơn có nhiều phần tử phản ứng hơn và điều này dẫn đến sự lệch pha nhiều hơn và độ dốc lớn hơn. Đặc điểm thứ hai này là động lực chính để tăng thứ tự của bộ lọc.

Bằng cách thêm một phần tử phản ứng vào bộ lọc—ví dụ: bằng cách chuyển từ bậc một sang bậc hai hoặc bậc hai sang bậc ba—chúng ta tăng mức cuộn tối đa thêm 20 dB/dec. Cuộn xuống dốc hơn chuyển thành sự chuyển đổi nhanh hơn từ mức suy giảm thấp sang mức suy giảm cao và điều này có thể dẫn đến hiệu suất được cải thiện khi tín hiệu không có dải tần rộng tách biệt các thành phần tần số mong muốn khỏi các thành phần nhiễu.

Các bộ lọc bậc hai thường được chế tạo xung quanh một mạch cộng hưởng bao gồm một cuộn cảm và một tụ điện (cấu trúc liên kết này được gọi là “RLC” cho điện trở-cuộn cảm-tụ điện). Tuy nhiên, cũng có thể tạo bộ lọc RC bậc hai. Như được hiển thị trong sơ đồ bên dưới, tất cả những gì chúng ta cần làm là xếp tầng hai bộ lọc RC bậc một.

image 79
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 35

Mặc dù cấu trúc liên kết này chắc chắn tạo ra phản hồi bậc hai, nhưng nó không được sử dụng rộng rãi—như chúng ta sẽ thấy trong phần tiếp theo, đáp ứng tần số thường kém hơn so với bộ lọc hoạt động bậc hai hoặc bộ lọc RLC bậc hai.

Đáp ứng tần số của bộ lọc RC bậc hai

Chúng ta có thể cố gắng tạo bộ lọc thông thấp RC bậc hai bằng cách thiết kế bộ lọc bậc một theo tần số cắt mong muốn và sau đó kết nối hai trong số các giai đoạn bậc một này nối tiếp. Điều này dẫn đến bộ lọc có đáp ứng tần số tổng thể tương tự và mức giảm tối đa là 40 dB/dec thay vì 20 dB/dec.

Tuy nhiên, nếu xem xét phản hồi kỹ hơn, chúng ta thấy tần số –3 dB đã giảm. Bộ lọc RC bậc hai không hoạt động như mong đợi vì hai giai đoạn không độc lập – chúng ta không thể kết nối hai giai đoạn này với nhau và phân tích mạch như một bộ lọc thông thấp bậc nhất, theo sau là một bộ lọc thông thấp bậc nhất giống hệt nhau. lọc.

Hơn nữa, ngay cả khi chúng ta chèn một bộ đệm giữa hai giai đoạn, để giai đoạn RC đầu tiên và giai đoạn RC thứ hai có thể hoạt động như các bộ lọc độc lập, độ suy giảm ở tần số cắt ban đầu sẽ là 6 dB thay vì 3 dB. Điều này xảy ra chính xác  hai giai đoạn hoạt động độc lập—bộ lọc đầu tiên có mức suy giảm 3 dB ở tần số cắt và bộ lọc thứ hai bổ sung thêm mức suy giảm 3 dB khác.

image 80
Bộ lọc thông thấp là gì? Hướng dẫn cơ bản về Bộ lọc RC thụ động 36

Hạn chế cơ bản của bộ lọc thông thấp RC bậc hai là người thiết kế không thể tinh chỉnh quá trình chuyển đổi từ băng thông sang băng chặn bằng cách điều chỉnh hệ số Q của bộ lọc; tham số này cho biết mức độ đáp ứng tần số bị suy giảm. Nếu bạn xếp tầng hai bộ lọc thông thấp RC giống hệt nhau, thì hàm truyền tổng thể tương ứng với phản hồi bậc hai, nhưng hệ số Q luôn là 0,5. Khi Q = 0,5, bộ lọc nằm ở ngưỡng bị quá tải và điều này dẫn đến đáp ứng tần số “chệch” trong vùng chuyển tiếp. Bộ lọc hoạt động bậc hai và bộ lọc dựa trên cộng hưởng bậc hai không có giới hạn này; người thiết kế có thể kiểm soát hệ số Q và từ đó tinh chỉnh đáp ứng tần số trong vùng chuyển tiếp.

Bản tóm tắt

  • Tất cả các tín hiệu điện đều chứa hỗn hợp các thành phần tần số mong muốn và các thành phần tần số không mong muốn. Các thành phần tần số không mong muốn thường do nhiễu và trong một số trường hợp, chúng sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất của hệ thống.
  • Bộ lọc là một mạch phản ứng theo những cách khác nhau đối với các phần khác nhau của phổ tín hiệu. Bộ lọc thông thấp được thiết kế để truyền các thành phần tần số thấp và chặn các thành phần tần số cao.
  • Tần số cắt của bộ lọc thông thấp cho biết vùng tần số trong đó bộ lọc đang chuyển từ mức suy giảm thấp sang mức suy giảm đáng kể.
  • Điện áp đầu ra của bộ lọc thông thấp RC có thể được tính bằng cách coi mạch như một bộ chia điện áp bao gồm điện trở (không phụ thuộc tần số) và điện kháng (phụ thuộc tần số).
  • Biểu đồ cường độ (tính bằng dB, trên trục tung) so với tần số logarit (tính bằng hertz, trên trục hoành) là một cách thuận tiện và hiệu quả để kiểm tra hoạt động lý thuyết của bộ lọc. Bạn cũng có thể sử dụng biểu đồ pha so với tần số logarit để xác định mức độ dịch pha sẽ được áp dụng cho tín hiệu đầu vào.
  • Bộ lọc bậc hai cung cấp độ dốc lớn hơn; Phản hồi bậc hai này rất hữu ích khi tín hiệu không cung cấp dải phân cách rộng giữa các thành phần tần số mong muốn và các thành phần tần số không mong muốn.
  • Bạn có thể tạo bộ lọc thông thấp RC bậc hai bằng cách xây dựng hai bộ lọc thông thấp RC bậc nhất giống hệt nhau, sau đó kết nối đầu ra của bộ lọc này với đầu vào của bộ lọc kia. Tần số –3 dB tổng thể sẽ thấp hơn dự kiến.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Ads Blocker Image Powered by Code Help Pro

Vui lòng bỏ chặn quảng cáo!

Chúng tôi đã phát hiện ra rằng bạn đang sử dụng tiện ích mở rộng để chặn quảng cáo.  Hãy ủng hộ chúng tôi bằng cách vô hiệu hóa các trình chặn quảng cáo này.

Powered By
Best Wordpress Adblock Detecting Plugin | CHP Adblock
Chat Zalo

0914969904

error: Đừng cố copy bạn ơiiii :((