Configuración del ancho de banda de frecuencia y la señal de entrada para el circuito de filtro de paso de banda

En general, pondrías una fuente de voltaje$V_{in}$a través de sus entradas, y analice la red hasta que llegue a un término complejo para el voltaje de salida a través de$C_2$depende de la frecuencia (circular) del voltaje de entrada$\omega$.

Luego agrega su comportamiento de filtrado objetivo y encuentra soluciones óptimas para los valores de los componentes. Es un problema de optimización, al final.

Sin embargo, en su caso específico, primero reduciría a la primera o la segunda etapa primero, y derivaría el comportamiento de frecuencia de eso. O bien, búsquelo en la literatura RLC común y calculadoras en línea . Normalmente no querría que la R esté entre la L y la C, porque eso reduce el factor de calidad de su filtro (su idea anti-oscilación aún se aplica, pero no así).

Descubrirá que un filtro RLC de una sola etapa no le brinda muchos grados de libertad: básicamente, puede seleccionar la frecuencia central y un ancho de banda de paso, pero en números aproximados, la función de transferencia siempre solo "disminuirá" con 20 dB/década, por lo que con dos etapas, estaría muy feliz de obtener una atenuación de 40 dB a diez veces la frecuencia de la esquina superior . En la práctica, las cosas suelen ser incluso peores.

Para un filtrado serio, elegiría filtros de escalera LC (que pueden volverse difíciles de manejar para las frecuencias de audio) o filtros activos (pregunte a la herramienta de diseño de filtros del sitio web analog.com ;)). O simplemente digitalice el audio y realice el procesamiento de la señal en el software: las tasas de muestreo de audio realmente no son un desafío para el hardware informático moderno, y si la latencia no es un problema para usted, cualquier tarjeta de sonido USB de un par de euros con un filtro implementado digitalmente supera el comportamiento de frecuencia de un filtro analógico que no fue diseñado sin muchas pruebas, errores, mejoras y revisiones costosas.

¿Cómo establezco y configuro el ancho de banda de frecuencia que quiero que el filtro envíe a un dispositivo?

Tiene 2 etapas de filtro pasivo en cascada y, si no las diseña con cuidado, obtendrá una interacción entre las etapas y, potencialmente, un resultado decepcionante. Para la etapa de paso alto, use una herramienta como la siguiente para experimentar con valores: -

R = 40 ohm, L = 10 mH y C = 1 uF da una frecuencia de corte de unos 500 Hz: -

Filtro interactivo HPF .

Como puede ver, hay una respuesta de frecuencia bastante plana por encima de 500 Hz (el punto de -3 dB) y un pico muy pequeño (alrededor de 0,18 dB) y, por sus comentarios, veo que entiende mantener un valor razonable de resistencia para evitar una resistencia excesiva. El sonar. La respuesta escalonada en la mitad inferior de la imagen de arriba tampoco es excesiva.

Elegí componentes particularmente de "valor pesado" en el filtro de paso alto anterior porque quiero que el siguiente filtro de paso bajo no pueda cargar significativamente el HPF. Pero tenga en cuenta esto; en resonancia, el circuito anterior tendrá una impedancia de entrada que es puramente de 40 ohmios y, para muchos diseños, esto es demasiado bajo. Para algo como una red cruzada para un altavoz, está bien, por supuesto.

El filtro de paso bajo (dirigido a 10 kHz) se muestra a continuación y sus valores se eligen para cargar solo ligeramente el HPF frontal: -

R = 400 ohmios, L = 5 mH y C = 50 nF para dar una frecuencia de corte de unos 10 kHz: -

Filtro interactivo LPF .

En resonancia, la impedancia de entrada es unas diez veces mayor que la del filtro de paso alto, por lo que los efectos de carga no serán extremos. Juegue con los valores para adaptarse a sus requisitos de ancho de banda requeridos, pero tenga en cuenta que a medida que hace que sus dos frecuencias de corte sean más similares, obtendrá interacciones adicionales que se resuelven mejor utilizando un simulador de circuito como micro-cap o LTSpice.