O que é um filtro passa-banda? Diagrama de circuito, tipos e aplicações

O que é um filtro passa-banda? Diagrama de circuito, tipos e aplicações

No processamento de sinal , os filtros são um tipo de dispositivo usado para permitir os componentes de frequência necessários e também remover componentes de frequência indesejados. A filtragem pode ser definida como o ruído de fundo do sinal de interface pode ser diminuído removendo algumas frequências. O circuito do filtro pode ser usado para unir o LPF e HPF propriedades em um único filtro que é denominado como um filtro passa-banda. Existem diferentes tipos de filtros disponíveis como analógico / digital, ativo / passivo, linear / não linear, variante do tempo / invariante no tempo. Este artigo discute uma visão geral do filtro passa-banda com aplicativos



O que é o filtro Band Pass?

O a definição do filtro passa-banda é um circuito que permite que os sinais fluam entre duas frequências particulares, embora divida esses sinais em outras frequências. Esses filtros estão disponíveis em diferentes tipos, alguns dos BPF- design de filtro passa-banda pode ser feito com uma alimentação externa, bem como ativa componentes, como circuitos integrados, transistores , que são nomeados como um filtro passa-banda ativo . Da mesma forma, alguns dos filtros usam qualquer tipo de fonte de energia, bem como passiva componentes como capacitores e indutores , que são nomeados como um filtro passa-banda passivo.


Esses filtros são aplicáveis em transmissores sem fio, bem como em receptores. Em um transmissor, um BPF pode ser usado para limitar a largura de banda do sinal de saída para o nível mínimo necessário e transmitir dados na velocidade e forma preferidas. Da mesma forma, em um receptor, esse filtro permite que os sinais em uma faixa de frequência favorecida sejam decodificados, mantendo-se longe de sinais em frequências desnecessárias. A relação sinal-ruído (S / N) de um receptor pode ser otimizada por um BPF.





Circuito de filtro passa-banda

O melhor exemplo de circuito de filtro passa-banda é o Circuito RLC isso é mostrado abaixo. Este filtro também pode ser projetado unindo um LPF e HPF. Em BPF, Bandpass ilustra um tipo de filtro, caso contrário, procedimento de filtragem. Deve ser diferenciado da banda passante que se refere à seção real do espectro influenciado. Um filtro passa-banda idílico não tem ganho e atenuação, então é banda passante totalmente nivelada. Isso atenuará totalmente todas as frequências fora da banda passante.

Circuito de filtro passa-banda

Circuito de filtro passa-banda



Praticamente, o filtro passa-banda não é ideal e não atenua totalmente todas as frequências fora da escolha de frequência preferida. Particularmente, há uma seção fora da banda de passagem proposta sempre que as frequências são atenuadas, porém não descartadas, que é chamada de filtro roll-off e, geralmente, é especificada em dB de atenuação para cada oitava, caso contrário, década de frequência. Em geral, o projeto do filtro procura construir o roll-off o mais fino possível, permitindo, portanto, que o filtro faça o projeto proposto. Freqüentemente, isso pode ser obtido com o gasto de ondulação de banda passante, caso contrário ondulação de banda de parada.

O filtro largura de banda pode ser definida como a dissimilaridade entre a frequência superior, bem como a frequência inferior. O fator de forma é a fração de larguras de banda calculada com dois valores de atenuação diferentes para determinar a frequência de corte, por exemplo, um fator de forma de 2: 1 a 20/2 dB significa que a largura de banda calculada entre frequências de atenuação de 20 dB é o dobro aquele calculado entre as frequências com atenuação de 2 dB. BPFs ópticos são comumente usados ​​em fotografia, bem como trabalho de iluminação no teatro. Esses tipos de filtros tomam o contorno de um filme de cor transparente ou de uma folha.


Diferentes tipos de filtros passa-banda

A categorização do filtro passa-banda pode ser feita em dois tipos, como filtro passa-banda largo, bem como filtro passa-banda estreita .

Filtro passa banda larga

A WBF ou filtro passa-banda largo (WBF) pode ser formado eliminando-se os segmentos passa-baixo e passa-alto, que normalmente é um circuito diferente destinado a um projeto e ação simples.

Filtro passa banda larga

Filtro passa banda larga

É reconhecido por uma série de circuitos práticos. Um filtro passa-banda com ± 20 dB / década pode ser formado usando as duas seções como uma passagem baixa de 1ª ordem, assim como seções de passagem alta podem ser descartadas. Da mesma forma, um filtro passa-banda com ± 40 dB / década pode ser formado conectando-se dois filtros de segunda ordem em série, ou seja, passa-baixo e passa-alto (HPF). Isso significa que a ordem do filtro passa-banda (BPF) é regida pela ordem do passe baixo E filtros passa-altas . O gráfico de filtro passa-banda é mostrado abaixo.

Resposta de frequência de BPF

Resposta de frequência de BPF

Um filtro passa-banda com ± 20 dB / década pode ser composto por um filtro de 1ª ordem HPF (filtro passa-alto) . Um primeiro pedido LPF (filtro passa-baixo) é mostrado na figura a seguir por sua resposta de freqüência.

Filtro de passagem de banda estreita

Geralmente, um filtro passa-banda estreito usa vários feedbacks. Esta filtro passa-banda usando um amplificador operacional conforme mostrado no diagrama de circuito a seguir. Os principais recursos desse filtro incluem principalmente o seguinte.

Filtro de passagem de banda estreita

Filtro de passagem de banda estreita

Outro nome deste filtro é um filtro de feedback múltiplo porque inclui duas linhas de feedback

A op-amp é utilizado no modo de inversão

O resposta de freqüência deste filtro é mostrado na figura a seguir.

Resposta de frequência de NBPF

Resposta de frequência de NBPF

Normalmente, o projeto deste filtro pode ser feito para valores exatos de frequência central (fc) e largura de banda ou frequência central e BW. O componentes deste circuito pode ser determinado pelas seguintes relações. Cada um dos C1 e C2 capacitores pode ser levado a C para as simplificações do cálculo do projeto.

R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc C (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ fc C

A partir das equações acima, na frequência média Af denota o ganho, então Af = R3 / 2R1

Mas, o Af deve satisfazer esta afirmação De<2Q2

Os múltiplos filtros de feedback fc (frequência central) podem ser alterados em direção a uma nova frequência fc sem alterar a largura de banda ou ganho. Isso pode ser alcançado apenas alterando R2 para R2 'de modo que

R2 '= R2 * ( fc / fc )dois

Calculadora de filtro passa-banda

O circuito a seguir é o circuito do filtro passa-banda passivo. Usando este circuito, podemos calcular o filtro passa-banda passivo. A fórmula para passivo calculadora filtro passa-banda é mostrado abaixo.

Calculadora do filtro Passive Band Pass

Calculadora do filtro Passive Band Pass

Para baixa frequência de corte = 1 / 2∏R2C2

Para alta frequência de corte = 1 / 2∏R1C1

Da mesma forma, podemos calcular o BPF do amplificador operacional inversor ativo e o BPF do amplificador operacional não inversor ativo.

Aplicações de filtro passa-banda

As aplicações dos filtros passa-banda incluem o seguinte.

  • Esses filtros são amplamente aplicáveis ​​a transmissores e receptores sem fio .
  • Este filtro pode ser usado para otimizar a relação S / R (sinal-ruído), bem como a compaixão de um receptor.
  • O principal objetivo do filtro em o transmissor é limitar o BW do sinal de saída à banda selecionada para a comunicação.
  • BPFs também são amplamente utilizados em óptica, como LIDARS , lasers, etc.
  • A melhor aplicação desse filtro é o processamento de sinal de áudio, onde uma faixa específica de frequências de som é necessária, embora removendo o resto.
  • Esses filtros são aplicáveis ​​em sonar, instrumentos, médicos e Sismologia formulários
  • Esses filtros envolvem sistemas de comunicação para escolher um sinal específico de uma variedade de sinais.

Portanto, tudo isso é sobre teoria do filtro passa-banda que inclui, diagrama de circuito com funcionamento, tipos de filtros passa-banda e suas aplicações. A partir das informações acima, finalmente podemos concluir que os outros campos de aplicações desses filtros incluem na astronomia, esses filtros permitem apenas uma seção única da faixa de luz em um dispositivo. Esses filtros podem ajudar a encontrar onde as estrelas reclinam nas séries principais, reconhecendo redshifts, etc. Aqui está uma pergunta para você, o que é um filtro passa-banda ativo?