วงจรอิเล็กทรอนิกส์ - Linear Wave Shapping

สัญญาณสามารถเรียกได้ว่าเป็นไฟล์ Wave. คลื่นทุกลูกมีรูปร่างที่แน่นอนเมื่อแสดงในกราฟ รูปร่างนี้อาจมีหลายประเภทเช่นรูปไซน์สี่เหลี่ยมสามเหลี่ยม ฯลฯ ซึ่งแตกต่างกันไปตามช่วงเวลาหรืออาจมีรูปร่างสุ่มบางอย่างโดยไม่คำนึงถึงช่วงเวลา

ประเภทของ Wave Shaping

การสร้างคลื่นมีสองประเภทหลัก ๆ พวกเขาคือ -

การสร้างคลื่นเชิงเส้น
การสร้างคลื่นที่ไม่ใช่เชิงเส้น

การสร้างคลื่นเชิงเส้น

องค์ประกอบเชิงเส้นเช่นตัวต้านทานตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดรูปร่างของสัญญาณในการสร้างคลื่นเชิงเส้นนี้ อินพุตคลื่นไซน์มีเอาต์พุตคลื่นไซน์และด้วยเหตุนี้อินพุตที่ไม่ใช่ไซน์จึงถูกนำมาใช้อย่างชัดเจนเพื่อทำความเข้าใจการสร้างคลื่นเชิงเส้น

Filtering เป็นกระบวนการลดทอนสัญญาณที่ไม่ต้องการหรือสร้างซ้ำส่วนที่เลือกของส่วนประกอบความถี่ของสัญญาณเฉพาะ

ฟิลเตอร์

ในกระบวนการสร้างสัญญาณหากรู้สึกว่าสัญญาณบางส่วนไม่เป็นที่ต้องการสามารถตัดออกได้โดยใช้วงจรกรอง A Filter is a circuit that can remove unwanted portions of a signal at its input. กระบวนการลดความแรงของสัญญาณเรียกอีกอย่างว่าAttenuation.

เรามีส่วนประกอบไม่กี่อย่างที่ช่วยเราในการกรองเทคนิค

ก Capacitor มีคุณสมบัติที่จะ allow AC และ block DC
อัน Inductor มีคุณสมบัติที่จะ allow DC แต่ blocks AC.

การใช้คุณสมบัติเหล่านี้ส่วนประกอบทั้งสองนี้ถูกใช้โดยเฉพาะเพื่อบล็อกหรืออนุญาต AC หรือ DC. สามารถออกแบบฟิลเตอร์ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติเหล่านี้

เรามีตัวกรองสี่ประเภทหลัก -

กรองผ่านต่ำ
ตัวกรองความถี่สูง
แบนด์พาสฟิลเตอร์
ตัวกรองหยุดวง

ตอนนี้ให้เราพูดถึงรายละเอียดของตัวกรองประเภทนี้

กรองผ่านต่ำ

วงจรกรองซึ่งอนุญาตให้ชุดความถี่ที่ต่ำกว่าค่าที่ระบุสามารถเรียกได้ว่าเป็น Low pass filter. ตัวกรองนี้ส่งผ่านความถี่ต่ำ แผนภาพวงจรของตัวกรองความถี่ต่ำโดยใช้ RC และ RL ดังแสดงด้านล่าง

ตัวกรองตัวเก็บประจุหรือ RC ตัวกรองและตัวกรองตัวเหนี่ยวนำหรือตัวกรอง RL ทั้งสองทำหน้าที่เป็นตัวกรองความถี่ต่ำ

The RC filter- เนื่องจากตัวเก็บประจุถูกวางไว้ในส่วนแบ่ง AC ที่อนุญาตจะต่อสายดิน โดยส่งผ่านส่วนประกอบความถี่สูงทั้งหมดในขณะที่ให้ DC ที่เอาต์พุต
The RL filter- เนื่องจากตัวเหนี่ยวนำอยู่ในอนุกรมจึงอนุญาตให้ใช้ DC ไปยังเอาต์พุตได้ ตัวเหนี่ยวนำบล็อก AC ซึ่งไม่ได้รับอนุญาตที่เอาต์พุต

สัญลักษณ์สำหรับตัวกรองความถี่ต่ำ (LPF) มีดังที่ระบุด้านล่าง

การตอบสนองต่อความถี่

การตอบสนองความถี่ของตัวกรองที่ใช้งานได้จริงแสดงไว้ที่นี่และการตอบสนองความถี่ของ LPF ในอุดมคติเมื่อไม่ได้พิจารณาการพิจารณาในทางปฏิบัติของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะเป็นดังนี้

ความถี่ในการตัดสำหรับตัวกรองคือความถี่วิกฤต $ f_ {c} $ ซึ่งตัวกรองมีไว้เพื่อลดทอน (ตัด) สัญญาณ ตัวกรองในอุดมคติมีการตัดที่สมบูรณ์แบบในขณะที่ตัวกรองที่ใช้งานได้จริงมีข้อ จำกัด เล็กน้อย

ตัวกรอง RLC

หลังจากทราบเกี่ยวกับตัวกรอง RC และ RL แล้วเราอาจมีความคิดว่าการเพิ่มวงจรทั้งสองนี้จะเป็นการดีเพื่อให้มีการตอบสนองที่ดีขึ้น รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าวงจร RLC มีลักษณะอย่างไร

สัญญาณที่อินพุตจะผ่านตัวเหนี่ยวนำซึ่งบล็อก AC และอนุญาตให้ใช้ DC ตอนนี้เอาต์พุตนั้นจะถูกส่งผ่านอีกครั้งผ่านตัวเก็บประจุแบบแบ่งซึ่งเป็นสาเหตุของส่วนประกอบ AC ที่เหลืออยู่หากมีอยู่ในสัญญาณโดยปล่อยให้ DC ที่เอาต์พุต ดังนั้นเราจึงมี DC บริสุทธิ์ที่เอาต์พุต นี่คือวงจร low pass ที่ดีกว่าทั้งสองตัว

ตัวกรองความถี่สูง

วงจรกรองซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดความถี่ได้ above a specified value สามารถเรียกได้ว่าเป็นไฟล์ High pass filter. ตัวกรองนี้ส่งผ่านความถี่ที่สูงขึ้น แผนภาพวงจรของตัวกรองความถี่สูงโดยใช้ RC และ RL ดังแสดงด้านล่าง

ตัวกรองตัวเก็บประจุหรือ RC ตัวกรองและตัวกรองตัวเหนี่ยวนำหรือ RL ตัวกรองทั้งสองทำหน้าที่เป็นตัวกรองความถี่สูง

ตัวกรอง RC

เนื่องจากตัวเก็บประจุวางอยู่ในอนุกรมจะบล็อกส่วนประกอบ DC และอนุญาตให้ส่วนประกอบ AC ไปยังเอาต์พุต ดังนั้นส่วนประกอบความถี่สูงจึงปรากฏที่เอาต์พุตข้ามตัวต้านทาน

ตัวกรอง RL

เนื่องจากตัวเหนี่ยวนำถูกวางไว้ในส่วนแบ่ง DC จึงได้รับอนุญาตให้ต่อสายดิน ส่วนประกอบ AC ที่เหลือจะปรากฏที่เอาต์พุต สัญลักษณ์สำหรับตัวกรองความถี่สูง (HPF) มีดังต่อไปนี้

การตอบสนองต่อความถี่

การตอบสนองความถี่ของตัวกรองที่ใช้งานได้จริงจะแสดงไว้ที่นี่และการตอบสนองความถี่ของ HPF ในอุดมคติเมื่อไม่ได้คำนึงถึงการพิจารณาในทางปฏิบัติของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะเป็นดังนี้

ความถี่ตัดสำหรับตัวกรองใด ๆ คือความถี่วิกฤต $ f_ {c} $ ซึ่งตัวกรองมีไว้เพื่อลดทอน (ตัด) สัญญาณ ตัวกรองในอุดมคติมีการตัดที่สมบูรณ์แบบในขณะที่ตัวกรองที่ใช้งานได้จริงมีข้อ จำกัด เล็กน้อย

ตัวกรอง RLC

สัญญาณที่อินพุตจะผ่านตัวเก็บประจุซึ่งบล็อก DC และอนุญาตให้ใช้ AC ตอนนี้เอาต์พุตนั้นจะถูกส่งผ่านตัวเหนี่ยวนำอีกครั้งใน shunt ซึ่งเป็นสาเหตุของส่วนประกอบ DC ที่เหลืออยู่หากมีอยู่ในสัญญาณโดยอนุญาตให้ AC ที่เอาต์พุต ดังนั้นเราจึงมี AC บริสุทธิ์ที่เอาต์พุต นี่คือวงจร high pass ที่ดีกว่าทั้งสองตัว

แบนด์พาสฟิลเตอร์

วงจรกรองซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดความถี่ได้ between two specified values สามารถเรียกได้ว่าเป็นไฟล์ Band pass filter. ตัวกรองนี้ส่งผ่านย่านความถี่

เนื่องจากเราจำเป็นต้องกำจัดความถี่ต่ำและสูงเพียงไม่กี่ความถี่ในการเลือกชุดความถี่ที่ระบุเราจึงต้องเรียงซ้อน HPF และ LPF เพื่อให้ได้ BPF สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้ง่ายแม้สังเกตจากเส้นโค้งการตอบสนองความถี่

แผนภาพวงจรของตัวกรองสัญญาณแบนด์มีดังแสดงด้านล่าง

วงจรข้างต้นสามารถสร้างโดยใช้วงจร RL หรือวงจร RLC ข้างบนนี้คือวงจร RC ที่เลือกมาเพื่อความเข้าใจง่ายๆ

สัญลักษณ์สำหรับ band pass filter (BPF) มีดังต่อไปนี้

การตอบสนองต่อความถี่

การตอบสนองความถี่ของตัวกรองที่ใช้งานได้จริงแสดงไว้ที่นี่และการตอบสนองความถี่ของ BPF ในอุดมคติเมื่อไม่ได้พิจารณาการพิจารณาในทางปฏิบัติของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะเป็นดังนี้

วงดนตรีหยุดตัวกรอง

วงจรกรองที่ปิดกั้นหรือลดทอนชุดความถี่ที่เป็น between two specified values สามารถเรียกได้ว่าเป็นไฟล์ Band Stop filter. ตัวกรองนี้จะปฏิเสธย่านความถี่ดังนั้นจึงสามารถเรียกได้ว่าเป็นBand Reject Filter.

เนื่องจากเราจำเป็นต้องกำจัดความถี่ต่ำและความถี่สูงเพียงไม่กี่ความถี่เพื่อเลือกชุดความถี่ที่ระบุเราจึงต้องเรียง LPF และ HPF เพื่อให้ได้ BSF สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้ง่ายแม้สังเกตจากเส้นโค้งการตอบสนองความถี่

แผนภาพวงจรของฟิลเตอร์หยุดแบนด์ดังแสดงด้านล่าง

สัญลักษณ์สำหรับแบนด์สต็อปฟิลเตอร์ (BSF) มีดังที่ระบุด้านล่าง

การตอบสนองต่อความถี่

การตอบสนองความถี่ของตัวกรองที่ใช้งานได้จริงจะแสดงไว้ที่นี่และการตอบสนองความถี่ของ BSF ในอุดมคติเมื่อไม่ได้พิจารณาการพิจารณาในทางปฏิบัติของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะเป็นดังนี้