Allmän princip för konstruktion av passiva LC-filter (LPF och HPF)
När det är nödvändigt att undertrycka växelströmmar med ett visst frekvensspektrum i kretsen, men samtidigt effektivt passera strömmar med frekvenser över eller under detta spektrum, kan ett passivt LC-filter på reaktiva element vara användbart - ett lågpassfilter på ett lågpassfilter (om nödvändigt effektiv passage av svängningar med en frekvens under inställningen) eller högpassfilter HPF (om nödvändigt, effektiv passage av svängningar med en frekvens högre än uppsättningen).
Principen för konstruktionen av dessa filter är baserad på egenskaperna hos induktorer och kondensatorer att bete sig annorlunda i AC-kretsar.
Det är välkänt att induktiv resistans spolar är direkt proportionell mot frekvensen av strömmen som flyter genom den, därför, ju högre frekvensen är av strömmen som flyter genom spolen, desto större reaktivitet den visar denna ström, det vill säga den saktar ner växelströmmar vid högre frekvenser mer och släpper igenom strömmar vid lägre frekvenser lättare.
Kondensor — tvärtom, ju högre frekvensen av strömmen är, desto lättare tränger denna växelström genom den, och ju lägre frekvensen av strömmen är, desto större hinder för strömmen är denna kondensator. Schematiskt är lågpass- och högpassfiltren L-formade, T-formade och U-formade (multi-junction).
L-format LC-filter
Det L-formade filtret är ett elementärt elektroniskt filter som består av en spole med induktans L och en kondensator med kapacitans C. Frekvenssvaret för en sådan krets beror på anslutningsordningen för två element (L och C) i förhållande till den punkt där en filtrerad signal appliceras och till värdena L och C ...
I praktiken väljs värdena för L och C så att deras reaktans i driftsfrekvensområdet är ungefär 100 gånger mindre än belastningsmotståndet, för att avsevärt minska manövreringseffekten av det senare på frekvenssvaret hos ett filter .
Frekvensen vid vilken amplituden för signalen som tillförs filtret sjunker till 0,7 av dess ursprungliga värde kallas för gränsfrekvensen. Ett idealiskt filter har en brant vertikal avböjning.
Så, beroende på anslutningssekvensen för induktorn L och kondensatorn C med avseende på signalkällan och den neutrala bussen, får du ett högpassfilter - HPF eller ett lågpassfilter - LPF.
Faktum är att dessa kretsar är spänningsdelare, och reaktiva element är installerade i avdelarens armar, vars motstånd mot växelström beror på frekvensen.
Här kan du enkelt beräkna spänningsfallet i vart och ett av filterelementen, med hänsyn till att vid gränsfrekvensen bör spänningsfallet vid filterutgången vara lika med 0,7 av ingångsspänningens amplitud.Det betyder att förhållandet mellan reagenserna bör vara 0,3 / 0,7 - baserat på detta förhållande beräknas separatorn som utgör filtret.
När belastningskretsen är öppen, i lågpassfilter, när frekvensen för insignalen överstiger resonansfrekvensen för filtrets LC-krets, börjar amplituden på utgången att minska kraftigt. I högpassfilter, när frekvensen för ingångssignalen faller under resonansfrekvensen för filtrets LC-krets, börjar amplituden för utsignalen också att falla. I praktiken används inte LC-filter som sådana utan belastning.
T-format LC-filter
För att försvaga filtrets shunteffekt på de känsliga kretsarna anslutna bakom det, används T-formade filter. Här läggs ytterligare ett reaktivt element till L-anslutningen, på sidan av dess utgång.
Den praktiskt beräknade kapaciteten eller induktansen för det L-formade LC-filtret ersätts av seriekopplingen av ett par identiska element så att deras totala motstånd är lika med det beräknade elementet som ersätts av detta par (de sätter två halvor av induktanser eller två kondensatorer, som är dubbelt så stora i kapacitet).
U-format LC-filter
Genom att lägga till ett extra element till den L-formade anslutningen, men inte baktill utan framtill, erhålls ett U-format filter. Denna krets förspänner ingångskällan mer. Här är det tillsatta elementet halva den beräknade kapacitansen för L-anslutningen (som helt enkelt är uppdelad i två kapacitiva element) eller två gånger induktansvärdet som nu erhålls genom att två spolar parallellkopplas.
Ju fler anslutningar det finns i filtret, desto mer exakt blir filtreringen.Som ett resultat kommer den högsta amplituden av belastningen att ha den frekvens som för detta filter kommer att vara närmast dess resonansfrekvens (villkoret är att den induktiva komponenten i anslutningen är lika med denna frekvens för dess kapacitiva komponent), resten av spektrumet kommer att dämpas.
Användningen av flernivåfilter gör det möjligt att mycket exakt separera signalen för den önskade frekvensen från den brusiga signalen. Även om amplituden vid gränsfrekvensen är relativt liten, kommer resten av området att undertryckas av den allmänna effekten av filteruttagen.