Prinsip umum konstruksi filter LC pasif (LPF dan HPF)
Ketika diperlukan untuk menekan arus bolak-balik dengan spektrum frekuensi tertentu di sirkuit, tetapi pada saat yang sama secara efektif melewatkan arus dengan frekuensi di atas atau di bawah spektrum ini, filter LC pasif pada elemen reaktif dapat berguna - filter low-pass pada filter low-pass (jika perlu jalur osilasi efektif dengan frekuensi di bawah set) atau filter high-pass HPF (jika perlu, jalur osilasi efektif dengan frekuensi lebih tinggi dari set).
Prinsip konstruksi filter ini didasarkan pada sifat induktor dan kapasitor untuk berperilaku berbeda di sirkuit AC.
Diketahui bahwa resistensi induktif gulungan berbanding lurus dengan frekuensi arus yang mengalir melaluinya, oleh karena itu, semakin tinggi frekuensi arus yang mengalir melalui kumparan, semakin besar reaktivitas ini menampilkan arus ini, yaitu, memperlambat arus bolak-balik pada frekuensi yang lebih tinggi dan melewati arus pada frekuensi yang lebih rendah dengan lebih mudah.
Kondensator - sebaliknya, semakin tinggi frekuensi arus, semakin mudah arus bolak-balik menembusnya, dan semakin rendah frekuensi arus, semakin besar penghalang arus kapasitor ini. Secara skematis, filter low-pass dan high-pass berbentuk L, berbentuk T dan berbentuk U (multi-junction).
Filter LC berbentuk L
Filter berbentuk L adalah filter elektronik dasar yang terdiri dari kumparan induktansi L dan kapasitor kapasitansi C. Respons frekuensi dari rangkaian semacam itu bergantung pada urutan sambungan dua elemen (L dan C) relatif terhadap titik di mana sinyal yang disaring diterapkan dan nilai L dan C ...
Dalam praktiknya, nilai L dan C dipilih sehingga reaktansinya dalam rentang frekuensi operasi kira-kira 100 kali lebih kecil dari resistansi beban, untuk secara signifikan mengurangi efek manuver yang terakhir pada respons frekuensi filter. .
Frekuensi di mana amplitudo sinyal yang diterapkan pada filter turun menjadi 0,7 dari nilai aslinya disebut frekuensi cutoff. Filter yang ideal memiliki defleksi vertikal yang curam.
Jadi, tergantung pada urutan koneksi induktor L dan kapasitor C sehubungan dengan sumber sinyal dan bus netral, Anda mendapatkan filter high-pass - HPF atau filter low-pass - LPF.
Faktanya, sirkuit ini adalah pembagi tegangan, dan elemen reaktif dipasang di lengan pembagi, yang ketahanannya terhadap arus bolak-balik bergantung pada frekuensi.
Di sini Anda dapat dengan mudah menghitung penurunan tegangan di setiap elemen filter, dengan mempertimbangkan bahwa pada frekuensi cutoff, penurunan tegangan pada output filter harus sama dengan 0,7 amplitudo tegangan input.Artinya, rasio antara reagen harus 0,3 / 0,7 - berdasarkan rasio ini, pemisah yang membentuk filter dihitung.
Ketika sirkuit beban terbuka, dalam filter low-pass, ketika frekuensi sinyal input melebihi frekuensi resonansi sirkuit LC filter, amplitudo output mulai menurun tajam. Pada filter high-pass, ketika frekuensi sinyal input turun di bawah frekuensi resonansi rangkaian LC filter, amplitudo output juga mulai turun. Dalam praktiknya, filter LC tidak digunakan begitu saja tanpa beban.
Filter LC berbentuk T
Untuk melemahkan efek shunting filter pada sirkuit sensitif yang terhubung di belakangnya, filter berbentuk T digunakan. Di sini, elemen reaktif tambahan ditambahkan ke sambungan-L, di sisi keluarannya.
Kapasitas atau induktansi yang dihitung secara praktis untuk filter LC berbentuk L diganti dengan sambungan seri dari sepasang elemen identik sehingga resistansi totalnya sama dengan elemen terhitung yang diganti oleh pasangan ini (mereka menempatkan dua bagian induktansi atau dua kapasitor , yang kapasitasnya dua kali lebih besar).
Filter LC berbentuk U
Dengan menambahkan elemen tambahan ke sambungan berbentuk L, tetapi tidak di belakang, tetapi di depan, diperoleh filter berbentuk U. Sirkuit ini lebih membiaskan sumber input. Di sini elemen yang ditambahkan adalah setengah dari kapasitansi yang dihitung untuk sambungan-L (yang hanya dibagi menjadi dua elemen kapasitif) atau dua kali nilai induktansi yang sekarang diperoleh dengan menghubungkan dua kumparan secara paralel.
Semakin banyak koneksi yang ada di filter, semakin akurat penyaringannya.Akibatnya, amplitudo tertinggi dari beban akan memiliki frekuensi yang untuk filter ini akan paling dekat dengan frekuensi resonansinya (syaratnya komponen induktif sambungan sama dengan frekuensi komponen kapasitifnya), selebihnya spektrum akan ditekan.
Penggunaan filter multi-level memungkinkan untuk memisahkan sinyal frekuensi yang diinginkan dengan sangat tepat dari sinyal derau. Bahkan jika amplitudo pada frekuensi cut-off relatif kecil, sisa rentang akan ditekan oleh efek umum dari tap filter.