Wie ein Bandsperrfilter zum Design zu reduzieren Leitungsstörungen

Möglicherweise müssen Sie wissen, wie Bandsperrfilter zu bauen Leitungsrauschen abzulehnen. In Ihrer Stereoanlage oder Entertainment-System, haben Sie einzigartige Sounds von Ihrer Lieblingsmusik oder Filme kommen. Spezielle Audioeffekte, verschiedene Stimmen, und verschiedene Instrumente werden synthetisiert, um ein breites Spektrum von Frequenzen zu bilden. Sie wählen, ablehnen oder die Bässe, Höhen und mittleren Frequenzen durch einen Equalizer, bestehend aus vielen verschiedenen Filtern.

Doch manchmal kann ein Entzerrer nicht in der Lage sein, um unerwünschtes Rauschen zu beseitigen.

Angenommen, das lokale Kino gerade ein neues Audio-System installiert ist. Leider eine ärgerliche 60-Hertz-Brummen wird durch auf das Lautsprechersystem zu bekommen. Ohne Sprachqualität zu beeinträchtigen, können Sie ein Bandsperrfilter (oder Bandsperrfilter) implementieren des 60-Hertz-Signal, um loszuwerden.

Die folgende Übertragungsfunktion, die die Ausgangs- und Eingangssignale bezieht, gibt Ihnen die Bandsperrfilter:

T(s) Bei 60 Hz, mit einer unteren Grenzfrequenz von 40 Hz und einer oberen Grenzfrequenz von 80 Hertz, die Ablehnung Frequenzen zwischen 40 und 80 Hertz, bevor sie an das Lautsprechersystem zentriert gehen.

Um festzustellen T(s), Die Gestaltung eines Filter Widerstände, Kondensatoren verwendet, und einen Operationsverstärker der 60-Hertz-Signal, um loszuwerden. Folge diesen Schritten:

1. Nervenzusammenbruch T(s) In einfachere, erkennbare Übertragungsfunktionen.

   Die gegebene Übertragungsfunktion ist bereits als die Summe von zwei einfachere Übertragungsfunktionen geschrieben, so können Sie den Tiefpassfilter identifizieren T_LPF(s) Und dem Hochpassfilter T_HPF(s) wie folgt:

   

   T_LPF(s) Leitet Signale unter 40 Hertz und lehnt Frequenzen oberhalb von 40 Hertz, und T_HPF(s) Leitet Signale über 80 Hertz und lehnt Frequenzen unter 80 Hertz. Die Filterausgänge werden, summierten Frequenzen zwischen 40 Hz und 80 Hz Ablehnung, während Signale außerhalb dieser Frequenzbereich übergeben.

2. Gestalten Sie das Tiefpassfilter T_LPF(s).

   Starten Sie durch Umschreiben T_LPF(s) Unter Verwendung von Impedanzen von Widerständen und in der Laplace-Domäne beschriebenen Kondensatoren:

   

   Die Impedanz für einen Kondensator ist Z₂(s) = 1 / (sC₁) = 1 /s mit C₁ = 1 F, und die Impedanz für einen Widerstand ist Z₁(s) = R₁ = 1 / (2 # 112- # 32- # 8729-40) # 87- # 32- # 40 zur Kenntnis, dass ein Widerstand nicht frequenzabhängig ist - die Widerstands verbindet sich mit einem konstanten Wert).

   Die Gleichung hat die Form eines Teilers Gleichung, die die Beziehung zwischen dem Soll-Ausgangsgröße und das Eingangssignal als Verhältnis der Ausgangsimpedanz der Gesamtimpedanz einer Schaltung beschreibt.

   Diese Werte von Kapazität und Widerstand sind unpraktisch im wirklichen Leben, so müssen Sie diese Werte zu skalieren, so dass sie mehr realistisch sind. Gehen Sie weiter und skalieren, indem Sie den Zähler und Nenner Multiplikation von T_LPF(s) Durch eine Reihe k = 10⁶:

   

   Diese neuen Werte von Kapazität und Widerstand sind realistischer. Die Abbildung zeigt die endgültigen Werte der Tiefpass Design, wo jetzt C₁ = C_1New und R₁ = R_1New. In der Regel haben Sie die neuen skalierten Werte angegeben als C_1New = C_alt/k und R_neu= kR_alt.

3. Gestalten Sie das Hochpassfilter T_HPF(s).

   Umschreibung T_HPF(s) Die Impedanzen der Widerstände und Kondensatoren zu zeigen, die die folgenden Gleichungen erzeugt, wo C₂ = 1 F (vor der Skalierung) und R₂ = 1 / (2 # 112- # 32- # 8729- # 32-80) # 937- (vor der Skalierung):

   

   Multiplizieren T_HPF(s) Wie folgt die Widerstands- und Kapazitätswerte zu skalieren:

   

   Die Abbildung zeigt die endgültigen Werte der Hochpass Design, wo jetzt C₂ = C_2New und R₂ = R_2New.

4. Finalisieren das Design des Bandsperrfilters.

   Sie addieren Sie die Filterausgänge der Bandsperrfilter zu erhalten, indem eine Invertierung Summieren Operationsverstärker (Op-Amp) verwendet wird. Mit hochohmige Widerstände von 100 k # 87- # 44- verhindern Sie Auswirkungen der Hochpass und Tiefpassfilter zu laden. Sie können sehen, was die letzte Strecke wie in der folgenden Abbildung aussieht.

   Beachten Sie, dass hohe Werte der Widerstände in einem OP-Amp-Schaltung reduzieren die Genauigkeit eines idealen Operationsverstärker-Modell. Jedoch können niedrigere Widerstandswerte unerwünschte Belastungseffekte beinhalten. Unter Umständen müssen Sie Operationsverstärker Spannungsfolger hinzuzufügen, diese Belastungseffekte zu reduzieren. Die zusätzlichen Spannungsfolger die Komplexität und die Kosten der Schaltung erhöhen.