Stap 5: Low-pass Filters
Elektronische filters zijn overal, in bijna alles wat die we gebruiken. AM en FM radiosignalen moeten filteren de draaggolf (zie dit Instructable voor meer informatie over dat). Het signaal komt via uw telefoon filtert frequenties boven 6kHz, aangezien de menselijke stem niet die hoog krijgen en er geen behoefte is aan doorgeven via. Op-amps bieden een zeer gemakkelijke manier om zeer effectieve filters.
Er zijn verschillende soorten filters, met hybride varianten ook. Low-pass filters kunt laagfrequente signalen passeren, vanaf DC tot de cutoff frequentie, terwijl verzachtende hoge frequenties. High-pass filters worden gebruikt waarmee hoge frequenties te geven en verzachten van de lagere frequenties. Pass-band filters worden gebruikt waarmee een bepaald bereik van frequenties geschiedde en cutoff frequenties boven en onder de twee hoek-frequenties. Stop-band filtert cutoff een bepaalde venster van frequenties en toestaan die boven en onder de hoek frequenties te geven. De frequentie van de cutoff is waar het ingangssignaal heeft zijn verzwakt door 3dB, wat op Vin/√2 neerkomt. Voor eerste orderfilters is de cutoff frequentie niet een sterke daling, op zoek meer als een geleidelijke helling in een logaritmische grafiek, dus sommige passage van frequenties in de cutoff regio tot op zekere hoogte gebeuren zal. Door de verschillende filters in serie toevoegt, vergroot u de algehele volgorde van het filter en deze cutoff helling erg steil, in feite bijna verticale indien correct gebouwd kan worden. De wiskunde achter dat alles is eerder betrokken, sterk afhankelijk van een goed begrip van differentiaalvergelijkingen en overdrachtsfuncties, dus ik zal niet in die krijgen.
Afbeelding 1 is een low-pass filter. Bepaal eerst de hoogste frequentie die u wilt doorgeven via de filter. Dit is uw cutoff f. Vervolgens bepalen de waarden voor R en C met behulp van de vergelijking f = 1/(2π*R*C). Voor dit voorbeeld laten we kiest willekeurig f als 2 kHz. Ik heb geconstateerd dat het kiezen van de condensator en opbouwen van een netwerk van de weerstand aan is makkelijker dan andersom. Dus laten we kiezen voor een 100nF (104) keramische schijf condensator. Doen van de wiskunde, geeft een waarde voor R van 795.775Ω. Vergeet niet dat sommige frequenties boven de cutoff f zal lek door, dus steeds dicht goed moet. We kunnen toevoegen van een 470Ω en een 330Ω weerstanden samen in series voor 800Ω of gebruiken een potentiometer. Ook filters kunnen nog winst volgens de vergelijking winst =-(R2/R1), dus dat de eenheid winst (winst van 1) wij overeenkomen met de input weerstanden bij 800Ω.
Bouwen: Verbinding maken met de pinnen van de macht als vóór. Plaats een (104) condensator van 100nF en de reeks 800Ω weerstand tussen pin 2 en 6. Plaats een andere reeks van de weerstand van de 800Ω tussen de input- en pin 2. Grond pin 3. (Afbeelding 2)
Start met behulp van uw golfvorm generator op een lage frequenties (200Hz of minder) en langzaam werk je weg de schaal tot passeer de cutoff frequentie (20 kHz +). Met behulp van uw o-scope, observeer de input en output op dezelfde schaal en observeren hoe het verzwakt bij hogere frequenties. (Afbeeldingen 3, 4 en 5)
