Principio generale di costruzione dei filtri LC passivi (LPF e HPF)

Quando è necessario sopprimere correnti alternate con un certo spettro di frequenza nel circuito, ma allo stesso tempo far passare efficacemente correnti con frequenze superiori o inferiori a questo spettro, può essere utile un filtro LC passivo su elementi reattivi: un filtro passa-basso su un filtro passa basso (se necessario passaggio effettivo di oscillazioni con frequenza inferiore a quella impostata) o filtro passa alto HPF (se necessario passaggio effettivo di oscillazioni con frequenza superiore a quella impostata).

Il principio di costruzione di questi filtri si basa sulle proprietà di induttori e condensatori di comportarsi diversamente nei circuiti CA.

È noto che la resistenza induttiva bobine è direttamente proporzionale alla frequenza della corrente che la attraversa, quindi maggiore è la frequenza della corrente che la attraversa, maggiore è reattività visualizza questa corrente, cioè rallenta maggiormente le correnti alternate a frequenze più alte e fa passare più facilmente le correnti a frequenze più basse.

Condensatore — al contrario, maggiore è la frequenza della corrente, più facilmente questa corrente alternata penetra attraverso di essa, e minore è la frequenza della corrente, maggiore è l'ostacolo alla corrente è questo condensatore. Schematicamente, i filtri passa-basso e passa-alto sono a forma di L, a forma di T ea forma di U (giunzione multipla).

Filtro LC a forma di L

Il filtro a forma di L è un filtro elettronico elementare costituito da una bobina di induttanza L e un condensatore di capacità C. La risposta in frequenza di un tale circuito dipende dall'ordine di connessione di due elementi (L e C) rispetto al punto in cui viene applicato un segnale filtrato e ai valori di L e C...

In pratica, i valori di L e C sono scelti in modo che la loro reattanza nel campo delle frequenze operative sia circa 100 volte inferiore alla resistenza di carico, in modo da ridurre sensibilmente l'effetto di manovra di quest'ultima sulla risposta in frequenza di un filtro .

La frequenza alla quale l'ampiezza del segnale applicato al filtro scende a 0,7 del suo valore originale è chiamata frequenza di taglio. Un filtro ideale ha una forte deflessione verticale.

Quindi, a seconda della sequenza di connessione dell'induttore L e del condensatore C rispetto alla sorgente del segnale e al bus neutro, si ottiene un filtro passa-alto - HPF o un filtro passa-basso - LPF.

In effetti, questi circuiti sono partitori di tensione e nei bracci del partitore sono installati elementi reattivi, la cui resistenza alla corrente alternata dipende dalla frequenza.

Qui puoi facilmente calcolare la caduta di tensione in ciascuno degli elementi del filtro, tenendo conto che alla frequenza di taglio, la caduta di tensione all'uscita del filtro dovrebbe essere pari a 0,7 dell'ampiezza della tensione di ingresso.Ciò significa che il rapporto tra i reagenti dovrebbe essere 0,3 / 0,7 - in base a questo rapporto viene calcolato il separatore che compone il filtro.

Quando il circuito di carico è aperto, nei filtri passa-basso, quando la frequenza del segnale di ingresso supera la frequenza di risonanza del circuito LC del filtro, l'ampiezza dell'uscita inizia a diminuire bruscamente. Nei filtri passa-alto, quando la frequenza del segnale di ingresso scende al di sotto della frequenza di risonanza del circuito LC del filtro, anche l'ampiezza dell'uscita inizia a diminuire. In pratica, i filtri LC non vengono utilizzati come tali senza carico.

Filtro LC a forma di T

Per indebolire l'effetto di derivazione del filtro sui circuiti sensibili collegati dietro di esso, vengono utilizzati filtri a forma di T. Qui, un ulteriore elemento reattivo viene aggiunto alla connessione L, sul lato della sua uscita.

La capacità o induttanza praticamente calcolata per il filtro LC a forma di L è sostituita dal collegamento in serie di una coppia di elementi identici in modo che la loro resistenza totale sia uguale all'elemento calcolato che viene sostituito da questa coppia (mettono due metà di induttanze o due condensatori, che hanno una capacità doppia).

Filtro LC a forma di U

Aggiungendo un ulteriore elemento alla connessione a forma di L, ma non nella parte posteriore, ma nella parte anteriore, si ottiene un filtro a forma di U. Questo circuito polarizza maggiormente la sorgente di ingresso. Qui l'elemento aggiunto è la metà della capacità calcolata per la connessione L (che è semplicemente divisa in due elementi capacitivi) o il doppio del valore di induttanza ora ottenuto collegando due bobine in parallelo.

Più connessioni ci sono nel filtro, più accurato sarà il filtraggio.Di conseguenza, l'ampiezza massima del carico avrà la frequenza che per questo filtro sarà più vicina alla sua frequenza di risonanza (la condizione è che la componente induttiva della connessione sia uguale a questa frequenza della sua componente capacitiva), il resto lo spettro sarà soppresso.

L'uso di filtri multilivello consente di separare in modo molto preciso il segnale della frequenza desiderata dal segnale rumoroso. Anche se l'ampiezza alla frequenza di taglio è relativamente piccola, il resto dell'intervallo verrà soppresso dall'effetto generale delle prese del filtro.