¿Son iguales las frecuencias de corte de los filtros pasabanda y supresión?

Considere los dos filtros en la imagen

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

¿Son las frecuencias de corte (es decir, las dos frecuencias en las que V o tu t = 1 2 V i norte ) lo mismo para los dos filtros? (¿Y por lo tanto también el ancho de banda es el mismo para los dos filtros?)


Creo que deberían ser iguales ya que en ambos casos la condición V o tu t = 1 2 V i norte reduce a

R 2 = ( ω L 1 ω C ) 2

Sin embargo, es extraño que exista una frecuencia para la cual ambos V o tu t s tomados en la resistencia y en la serie LC tienen el mismo valor 1 2 V i norte .

¿Esto no viola la ley de voltaje de Kirckoff? (En cualquier momento debe ser V i norte = V R + V L C   s mi r i mi s pero si V R = V L C   s mi r i mi s = 1 2 V i norte entonces esto no es cierto).

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Cuando, a una determinada frecuencia, el voltaje en R es el 70,7% del voltaje total (corte de paso de banda), puede calcular por sí mismo qué voltaje habrá en la combinación LC al mismo tiempo. Depende de usted decidir si tiene sentido declarar esta frecuencia como el corte de parada de banda.
@LvW Gracias por el comentario, el voltaje a través de LC sería 30 % pero la definición de frecuencias de corte para el filtro de parada de banda no es "las frecuencias cuando V o tu t = 1 2 V i norte "? (como en la imagen que agregué en la pregunta)

Respuestas (1)

Podemos aplicar las técnicas analíticas rápidas aquí (FACT) y muestran que si reduce el voltaje de excitación V i norte a 0 V en su ejemplo (reemplace la fuente por un cortocircuito), la estructura permanece sin cambios independientemente de dónde observe V o tu t . Por lo tanto, el denominador D ( s ) es el mismo entre los dos esquemas que ha dibujado. El principio es siempre el mismo, observe el circuito para s = 0 primero y luego determine las constantes de tiempo combinando los diversos elementos de almacenamiento de energía para formar el denominador D ( s ) . Mire el siguiente esquema, es bastante fácil de seguir:

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El denominador se obtiene ensamblando las constantes de tiempo de la siguiente manera:

D ( s ) = 1 + s ( τ 1 + τ 2 ) + s 2 ( τ 2 τ 21 )

Luego puede reorganizarlo bajo la forma canónica clásica.

D ( s ) = 1 + s ω 0 q + ( s ω 0 ) 2

El cero se obtiene observando qué combinación de impedancia podría convertirse en una anulación de cortocircuito transformada V o tu t cuando s = s z ? Obviamente esto es cuando la impedancia en serie hecha de C 1 y L 2 se convierte en un cortocircuito transformado . si resuelves Z 1 ( s ) = 0 , entonces 1 + s 2 L 1 C 1 = 0 y tienes inmediatamente ω 0 norte = 1 L 1 C 2 . La función de transferencia final se proporciona en la siguiente hoja de Mathcad para el filtro de supresión de banda:

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Para el filtro de paso de banda, ya tenemos D ( s ) así que no hay necesidad de volver a derivarlo. Es más fácil deslizar la resistencia. R 1 y redibuje el esquema. Esta vez, condensador C 2 coloca un polo en el origen y bloquea dc. Para obtener el cero, podemos aplicar la expresión de la función de transferencia generalizada

norte ( s ) = H 0 + s ( H 1 τ 1 + H 2 τ 2 ) + s 2 H 12 τ 2 τ 21

En nuestro caso, H 0 es 0 desde C 2 bloquea la CC. Por lo tanto, podemos calcular las ganancias restantes con bastante facilidad como se muestra a continuación:

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Una vez hecho esto, ensamble los términos calculados como se muestra en la captura de pantalla de Mathcad a continuación.

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Incluso reorganicé la función de transferencia en una forma de baja entropía que mostraba una ganancia de 0 dB en el pico.

Los FACT son verdaderamente una forma excelente de derivar funciones de transferencia de manera rápida y eficiente. Muy a menudo, en particular con circuitos pasivos, las expresiones polinómicas se pueden formar por inspección sin escribir una sola línea de álgebra: simplemente dibuje pequeños bocetos y determine el a i y b i términos para norte o D individualmente. Si ve un error, simplemente corrija el término culpable sin volver a empezar desde cero. Por supuesto, cuando aborda circuitos con fuentes activas como fuentes controladas por corriente o voltaje, a menudo necesita recurrir a KVL y KCL, pero el resultado obtenido siempre se expresa en una forma polinomial significativa y es fácil de corregir en caso de error tipográfico. es detectado. Si quieres saber más sobre FACTs, echa un vistazo al seminario impartido en APEC 2016

http://cbasso.pagesperso-orange.fr/Downloads/PPTs/Chris%20Basso%20APEC%20seminar%202016.pdf

sino también las numerosas funciones de transferencia derivadas en el libro

http://cbasso.pagesperso-orange.fr/Downloads/Book/List%20of%20FACTs%20examples.pdf

Cuando pasas HECHOS, no quieres volver :)