Opći princip konstrukcije pasivnih LC-filtara (LPF i HPF)
Kada je potrebno potisnuti izmjenične struje s određenim frekvencijskim spektrom u krugu, ali u isto vrijeme učinkovito propustiti struje s frekvencijama iznad ili ispod ovog spektra, pasivni LC filtar na reaktivnim elementima može biti koristan - niskopropusni filtar na niskopropusni filtar (po potrebi učinkoviti prolaz oscilacija s frekvencijom ispod zadane) ili visokopropusni filtar HPF (po potrebi učinkoviti prolazak oscilacija s frekvencijom većom od zadane).
Princip konstrukcije ovih filtara temelji se na svojstvu induktora i kondenzatora da se različito ponašaju u krugovima izmjenične struje.
Poznato je da induktivni otpor zavojnice je izravno proporcionalna frekvenciji struje koja teče kroz nju, stoga, što je veća frekvencija struje koja teče kroz zavojnicu, to je veća reaktivnost prikazuje tu struju, odnosno više usporava izmjenične struje viših frekvencija i lakše propušta struje nižih frekvencija.
Kondenzator — naprotiv, što je veća frekvencija struje, to ova izmjenična struja lakše prodire kroz nju, a što je manja frekvencija struje, to je veća zapreka struji ovaj kondenzator. Shematski, niskopropusni i visokopropusni filteri su u obliku slova L, oblika slova T i oblika slova U (višespojni).
LC filter u obliku slova L
Filtar u obliku slova L je elementarni elektronički filtar koji se sastoji od zavojnice induktiviteta L i kondenzatora kapaciteta C. Frekvencijski odziv takvog sklopa ovisi o redoslijedu spajanja dva elementa (L i C) u odnosu na točku u kojoj primjenjuje se filtrirani signal i na vrijednosti L i C ...
U praksi se vrijednosti L i C odabiru tako da je njihova reaktancija u radnom frekvencijskom rasponu približno 100 puta manja od otpora opterećenja, kako bi se značajno smanjio manevarski učinak potonjeg na frekvencijski odziv filtra. .
Frekvencija pri kojoj amplituda signala primijenjenog na filtar padne na 0,7 svoje izvorne vrijednosti naziva se granična frekvencija. Idealan filtar ima strmi okomiti otklon.
Dakle, ovisno o redoslijedu spajanja induktora L i kondenzatora C u odnosu na izvor signala i neutralnu sabirnicu, dobivate visokopropusni filtar - HPF ili niskopropusni filtar - LPF.
Ti su krugovi zapravo djelitelji napona, au krakove djelitelja ugrađeni su reaktivni elementi čiji otpor prema izmjeničnoj struji ovisi o frekvenciji.
Ovdje možete jednostavno izračunati pad napona u svakom elementu filtera, uzimajući u obzir da bi na graničnoj frekvenciji pad napona na izlazu filtera trebao biti jednak 0,7 amplitude ulaznog napona.To znači da omjer između reagensa treba biti 0,3 / 0,7 - na temelju tog omjera izračunava se separator koji čini filter.
Kada je krug opterećenja otvoren, u niskopropusnim filtrima, kada frekvencija ulaznog signala premaši rezonantnu frekvenciju LC-kruga filtra, amplituda izlaza počinje naglo opadati. Kod visokopropusnih filtara, kada frekvencija ulaznog signala padne ispod rezonantne frekvencije LC kruga filtra, amplituda izlaza također počinje padati. U praksi se LC filteri ne koriste kao takvi bez opterećenja.
LC filter u obliku slova T
Kako bi se oslabio ranžirni učinak filtra na osjetljive krugove spojene iza njega, koriste se filtri u obliku slova T. Ovdje je dodatni reaktivni element dodan L-priključku, na strani njegovog izlaza.
Kapacitet ili induktivitet praktično izračunat za LC filtar u obliku slova L zamjenjuje se serijskim spojem para istih elemenata tako da njihov ukupni otpor bude jednak proračunskom elementu koji se zamjenjuje tim parom (stavljaju se dvije polovice induktiviteta ili dva kondenzatora dvostruko većeg kapaciteta).
LC filter u obliku slova U
Dodavanjem dodatnog elementa na vezu u obliku slova L, ali ne straga, već sprijeda, dobiva se filtar u obliku slova U. Ovaj sklop više utječe na ulazni izvor. Ovdje je dodani element polovica izračunatog kapaciteta za L-spoj (koji je jednostavno podijeljen na dva kapacitivna elementa) ili dvostruka vrijednost induktiviteta koja se sada dobiva paralelnim spajanjem dviju zavojnica.
Što je više veza u filtru, to će filtriranje biti preciznije.Kao rezultat toga, najveća amplituda opterećenja će imati frekvenciju koja će za ovaj filter biti najbliža njegovoj rezonantnoj frekvenciji (uvjet je da je induktivna komponenta spoja jednaka ovoj frekvenciji njegove kapacitivne komponente), ostatak spektar će biti potisnut.
Korištenje višerazinskih filtara omogućuje vrlo precizno odvajanje signala željene frekvencije od šumnog signala. Čak i ako je amplituda na graničnoj frekvenciji relativno mala, ostatak raspona će biti potisnut općim učinkom filtarskih slavina.