Obwody elektroniczne - kształtowanie fali liniowej

Sygnał można również nazwać jako Wave. Każda fala ma określony kształt, gdy jest przedstawiona na wykresie. Ten kształt może być różnych typów, takich jak sinusoidalny, kwadratowy, trójkątny itp., Które różnią się w zależności od okresu czasu lub mogą mieć pewne losowe kształty niezależnie od okresu czasu.

Rodzaje kształtowania fal

Istnieją dwa główne rodzaje kształtowania fali. Oni są -

Liniowe kształtowanie fali
Nieliniowe kształtowanie fali

Liniowe kształtowanie fal

Elementy liniowe, takie jak rezystory, kondensatory i cewki indukcyjne, służą do kształtowania sygnału w tym liniowym kształtowaniu fali. Wejście sinusoidalne ma wyjście sinusoidalne, a zatem wejścia niesinusoidalne są częściej wykorzystywane do zrozumienia liniowego kształtowania fali.

Filtering jest procesem tłumienia niepożądanego sygnału lub odtwarzania wybranych części składowych częstotliwości danego sygnału.

Filtry

W procesie kształtowania sygnału, jeśli niektóre fragmenty sygnału są niepożądane, można je odciąć za pomocą obwodu filtrującego. A Filter is a circuit that can remove unwanted portions of a signal at its input. Proces zmniejszania siły sygnału jest również określany jakoAttenuation.

Mamy kilka komponentów, które pomagają nam w technikach filtrowania.

ZA Capacitor ma właściwość do allow AC i do block DC
Na Inductor ma właściwość do allow DC ale blocks AC.

Korzystając z tych właściwości, te dwa komponenty są szczególnie używane do blokowania lub zezwalania AC lub DC. Filtry można zaprojektować w zależności od tych właściwości.

Mamy cztery główne typy filtrów -

Filtr dolnoprzepustowy
Filtr górnoprzepustowy
Filtr pasmowy
Filtr pasmowy

Omówmy teraz szczegółowo te typy filtrów.

Filtr dolnoprzepustowy

Obwód filtru, który pozwala na zestaw częstotliwości poniżej określonej wartości, można określić jako Low pass filter. Ten filtr przepuszcza niższe częstotliwości. Schemat obwodu filtru dolnoprzepustowego wykorzystującego RC i RL przedstawiono poniżej.

Filtr kondensatora lub RC filtr i filtr induktora lub filtr RL działają jako filtry dolnoprzepustowe.

The RC filter- Ponieważ kondensator jest umieszczony w boczniku, prąd przemienny, na który pozwala, jest uziemiony. To omija wszystkie składowe wysokiej częstotliwości, jednocześnie dopuszczając prąd stały na wyjściu.
The RL filter- Ponieważ cewka jest umieszczona szeregowo, prąd stały jest wpuszczany na wyjście. Cewka blokuje prąd zmienny, który nie jest dozwolony na wyjściu.

Symbol filtra dolnoprzepustowego (LPF) przedstawiono poniżej.

Pasmo przenoszenia

Odpowiedź częstotliwościowa praktycznego filtra jest taka, jak pokazano poniżej, a odpowiedź częstotliwościowa idealnego LPF, gdy praktyczne względy elementów elektronicznych nie są brane pod uwagę, będzie następująca.

Częstotliwość odcięcia dla dowolnego filtra to częstotliwość krytyczna $ f_ {c} $, dla której filtr ma osłabiać (przecinać) sygnał. Idealny filtr ma doskonałe odcięcie, a praktyczny ma kilka ograniczeń.

Filtr RLC

Wiedząc o filtrach RC i RL, można pomyśleć, że dobrze byłoby dodać te dwa obwody, aby uzyskać lepszą odpowiedź. Poniższy rysunek pokazuje, jak wygląda obwód RLC.

Sygnał na wejściu przechodzi przez cewkę, która blokuje prąd przemienny i dopuszcza prąd stały. Teraz to wyjście jest ponownie przepuszczane przez kondensator w boczniku, który uziemia pozostałą składową prądu przemiennego, jeśli występuje, obecną w sygnale, zezwalając na prąd stały na wyjściu. Tak więc na wyjściu mamy czysty DC. To lepszy obwód dolnoprzepustowy niż oba.

Filtr górnoprzepustowy

Obwód filtrujący, który dopuszcza zestaw częstotliwości, które są above a specified value można określić jako High pass filter. Ten filtr przepuszcza wyższe częstotliwości. Schemat obwodu filtra górnoprzepustowego wykorzystującego RC i RL jest taki, jak pokazano poniżej.

Filtr kondensatora lub RC filtr i filtr induktora lub RL filtry działają jak filtry górnoprzepustowe.

Filtr RC

Ponieważ kondensator jest umieszczony szeregowo, blokuje składowe prądu stałego i pozwala komponentom prądu przemiennego na wyjście. Stąd składowe wysokiej częstotliwości pojawiają się na wyjściu na rezystorze.

Filtr RL

Ponieważ cewka jest umieszczona w boczniku, DC może być uziemiony. Na wyjściu pojawi się pozostały składnik AC. Symbol filtra górnoprzepustowego (HPF) podano poniżej.

Pasmo przenoszenia

Odpowiedź częstotliwościowa praktycznego filtra jest pokazana poniżej, a odpowiedź częstotliwościowa idealnego HPF, gdy nie są brane pod uwagę praktyczne względy elementów elektronicznych, będzie następująca.

Filtr RLC

Wiedząc o filtrach RC i RL, można pomyśleć, że dobrze byłoby dodać te dwa obwody, aby uzyskać lepszą odpowiedź. Poniższy rysunek pokazuje, jak wygląda obwód RLC.

Sygnał na wejściu przechodzi przez kondensator, który blokuje prąd stały i dopuszcza prąd zmienny. Teraz to wyjście jest ponownie przepuszczane przez cewkę w boczniku, która uziemia pozostałą składową stałą, jeśli występuje, obecną w sygnale, zezwalając na prąd zmienny na wyjściu. Tak więc na wyjściu mamy czyste AC. To lepszy obwód górnoprzepustowy niż oba.

Filtr pasmowoprzepustowy

Obwód filtrujący, który dopuszcza zestaw częstotliwości, które są between two specified values można określić jako Band pass filter. Ten filtr przepuszcza pasmo częstotliwości.

Ponieważ musimy wyeliminować kilka niskich i wysokich częstotliwości, aby wybrać zestaw określonych częstotliwości, musimy kaskadować HPF i LPF, aby uzyskać BPF. Można to łatwo zrozumieć, nawet obserwując krzywe odpowiedzi częstotliwościowej.

Schemat obwodu filtra środkowoprzepustowego przedstawiono poniżej.

Powyższy obwód można również zbudować z wykorzystaniem obwodów RL lub RLC. Powyższy obwód to obwód RC wybrany do prostego zrozumienia.

Symbol filtra środkowoprzepustowego (BPF) przedstawiono poniżej.

Pasmo przenoszenia

Odpowiedź częstotliwościowa praktycznego filtra jest pokazana poniżej, a odpowiedź częstotliwościowa idealnego BPF, gdy nie są brane pod uwagę praktyczne względy elementów elektronicznych, będzie następująca.

Filtr pasmowy

Obwód filtrujący, który blokuje lub tłumi zestaw częstotliwości, które są between two specified values można określić jako Band Stop filter. Ten filtr odrzuca pasmo częstotliwości i dlatego można go również nazwać jakoBand Reject Filter.

Ponieważ musimy wyeliminować kilka niskich i wysokich częstotliwości, aby wybrać zestaw określonych częstotliwości, musimy kaskadować LPF i HPF, aby uzyskać BSF. Można to łatwo zrozumieć, nawet obserwując krzywe odpowiedzi częstotliwościowej.

Schemat obwodu filtru pasmowego jest pokazany poniżej.

Powyższy obwód można również zbudować z wykorzystaniem obwodów RL lub RLC. Powyższy obwód to obwód RC wybrany do prostego zrozumienia.

Symbol pasmowego filtru zatrzymującego (BSF) podano poniżej.

Pasmo przenoszenia

Odpowiedź częstotliwościowa praktycznego filtra jest taka, jak pokazano poniżej, a odpowiedź częstotliwościowa idealnego BSF, gdy praktyczne względy elementów elektronicznych nie są brane pod uwagę, będzie następująca.