ใน การประมวลผลสัญญาณ ฟิลเตอร์เป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่ใช้ในการอนุญาตส่วนประกอบความถี่ที่ต้องการรวมทั้งลบส่วนประกอบความถี่ที่ไม่ต้องการออกไป การกรองสามารถกำหนดได้เนื่องจากสัญญาณรบกวนพื้นหลังของสัญญาณเชื่อมต่อสามารถลดลงได้โดยการลบความถี่บางส่วนออก สามารถใช้วงจรของตัวกรองเพื่อรวมไฟล์ LPF และ HPF คุณสมบัติลงในตัวกรองเดียวซึ่งเรียกว่าตัวกรองแบนด์ มีความแตกต่างกัน ชนิดของตัวกรอง มีให้ใช้งานเช่นอนาล็อก / ดิจิตอลแอคทีฟ / พาสซีฟเชิงเส้น / ไม่เชิงเส้นตัวแปรเวลา / ไม่แปรผันของเวลา บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของ band pass filter กับแอพพลิเคชั่น

Band Pass Filter คืออะไร?

คำจำกัดความของ band pass filter คือ วงจรที่อนุญาตให้สัญญาณไหลระหว่างสองความถี่โดยเฉพาะแม้ว่าจะแบ่งสัญญาณเหล่านี้ที่ความถี่อื่น ตัวกรองเหล่านี้มีอยู่ใน BPF บางประเภท การออกแบบตัวกรองวงผ่าน สามารถทำได้โดยใช้พลังงานภายนอกเช่นเดียวกับที่ใช้งานอยู่ ส่วนประกอบเช่นวงจรรวมทรานซิสเตอร์ ซึ่งมีชื่อเป็นไฟล์ ตัวกรองสัญญาณวงดนตรีที่ใช้งานอยู่ . ในทำนองเดียวกันตัวกรองบางตัวใช้แหล่งพลังงานชนิดใดก็ได้และแบบพาสซีฟ ส่วนประกอบเช่นตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ ซึ่งได้รับการตั้งชื่อเป็นตัวกรองพาสซีฟแบนด์

เหล่านี้ ใช้ตัวกรองได้ ในเครื่องส่งสัญญาณไร้สายและเครื่องรับ ในเครื่องส่งสัญญาณสามารถใช้ BPF เพื่อ จำกัด แบนด์วิดท์ของสัญญาณเอาต์พุตให้อยู่ในระดับต่ำสุดที่จำเป็นและส่งข้อมูลด้วยความเร็วและรูปแบบที่ต้องการ ในทำนองเดียวกันในเครื่องรับตัวกรองนี้จะช่วยให้สามารถถอดรหัสสัญญาณในช่วงความถี่ที่ต้องการได้ในขณะที่ป้องกันไม่ให้สัญญาณในความถี่ที่ไม่จำเป็น อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (S / N) ของเครื่องรับสามารถปรับให้เหมาะสมได้โดย BPF

วงจรกรองแบนด์พาส

ตัวอย่างที่ดีที่สุดของไฟล์ วงผ่านวงจรกรอง คือ วงจร RLC ที่แสดงด้านล่าง ตัวกรองนี้สามารถออกแบบโดยการรวม LPF และ HPF เข้าด้วยกัน ใน BPF Bandpass แสดงให้เห็นถึงขั้นตอนการกรองชนิดหนึ่ง มันจะแตกต่างจากพาสแบนด์ที่อ้างถึงส่วนจริงของสเปกตรัมที่ได้รับอิทธิพล ตัวกรองแบนด์พาสที่สวยงามไม่มีอัตราขยายและการลดทอนดังนั้นจึงเป็นพาสแบนด์ระดับโดยสิ้นเชิง นั่นจะลดทอนความถี่ทุกความถี่ที่อยู่ภายนอก passband

วงจรกรองแบนด์พาส

ในทางปฏิบัติตัวกรองแบนด์พาสไม่เหมาะและไม่ได้ลดทอนความถี่ทุกความถี่นอกตัวเลือกความถี่ที่ต้องการโดยสิ้นเชิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีส่วนที่อยู่นอกแถบความถี่ที่เสนอทุกที่ที่มีการลดทอนความถี่ แต่จะไม่ถูกทิ้งซึ่งเรียกว่าเหมือนกับการปิดตัวกรองและโดยปกติจะระบุไว้ใน dB ของการลดทอนสำหรับทุก ๆ สิบแปดของความถี่ โดยทั่วไปการออกแบบตัวกรองมีลักษณะที่จะสร้างม้วนออกให้บางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ดังนั้นจึงปล่อยให้ตัวกรองทำการออกแบบที่เสนอ บ่อยครั้งสิ่งนี้สามารถบรรลุได้ด้วยค่าใช้จ่ายของการกระเพื่อม passband มิฉะนั้นการกระเพื่อมของแถบความถี่

ตัวกรอง แบนด์วิดท์สามารถกำหนดเป็น ความแตกต่างระหว่างความถี่บนและความถี่ต่ำ ฟอร์มแฟคเตอร์คือเศษส่วนของแบนด์วิดท์ที่คำนวณด้วยค่าการลดทอนที่แตกต่างกันสองค่าสำหรับการกำหนดความถี่ในการตัดเช่นฟอร์มแฟคเตอร์เป็น 2: 1 ที่ 20/2 dB หมายถึงแบนด์วิดท์ที่คำนวณระหว่างความถี่ที่การลดทอน 20 dB เป็นสองเท่า ที่คำนวณระหว่างความถี่ที่การลดทอน 2 dB BPF แบบออปติคอลมักใช้ในการถ่ายภาพและงานจัดแสงในโรงละคร ฟิลเตอร์ประเภทนี้ใช้เค้าโครงของฟิล์มสีใสหรือเป็นแผ่น

ตัวกรอง Band Pass ประเภทต่างๆ

การแบ่งประเภทของตัวกรองแบนด์พาสสามารถทำได้สองประเภทเช่นตัวกรองแบนด์พาส ตัวกรองผ่านวงแคบ .

Wide Band Pass Filter

WBF หรือ ตัวกรอง bandpass กว้าง (WBF) สามารถเกิดขึ้นได้โดยการปล่อยความถี่ต่ำและช่วงความถี่สูงซึ่งโดยปกติจะเป็นวงจรที่แตกต่างกันสำหรับการออกแบบและการใช้งานที่เรียบง่าย

Wide Band Pass Filter

ได้รับการยอมรับด้วยวงจรที่ใช้งานได้จริงหลายประการ ตัวกรองแบนด์พาสที่มี± 20 เดซิเบล / ทศวรรษสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้สองส่วนเช่นโลว์พาสลำดับที่ 1 และส่วนไฮพาสส์สามารถลดลงได้ ในทำนองเดียวกันตัวกรองแบนด์พาสที่มี± 40 dB / ทศวรรษสามารถเกิดขึ้นได้โดยการเชื่อมต่อตัวกรองลำดับที่สองสองตัวในซีรีย์ ได้แก่ โลว์พาสและไฮพาสฟิลเตอร์ (HPF) ซึ่งหมายความว่าลำดับของตัวกรอง bandpass (BPF) จะถูกควบคุมด้วยลำดับของ ผ่านต่ำ & ตัวกรองความถี่สูง . กราฟฟิลเตอร์แบนด์พาส ดังแสดงด้านล่าง

การตอบสนองความถี่ของ BPF

ตัวกรองแบนด์พาสที่มี± 20 เดซิเบล / ทศวรรษสามารถประกอบด้วยลำดับที่ 1 HPF (ตัวกรองความถี่สูง) . ลำดับที่ 1 LPF (ตัวกรองความถี่ต่ำ) แสดงในรูปต่อไปนี้โดยการตอบสนองความถี่

ตัวกรองผ่านวงแคบ

โดยทั่วไปตัวกรองแบนด์พาสแบบแคบจะใช้การตอบกลับหลายอย่าง นี้ ตัวกรอง bandpass โดยใช้ op-amp ดังแสดงในแผนภาพวงจรต่อไปนี้ คุณสมบัติหลักของตัวกรองนี้ส่วนใหญ่มีดังต่อไปนี้

ตัวกรองผ่านวงแคบ

อีกชื่อหนึ่งของตัวกรองนี้คือตัวกรองคำติชมหลายรายการเนื่องจากมีช่องทางป้อนกลับสองช่องทาง

อัน op-amp ถูกใช้ในโหมดย้อนกลับ

การตอบสนองความถี่ ของตัวกรองนี้จะแสดงในรูปต่อไปนี้

การตอบสนองความถี่ของ NBPF

โดยปกติแล้วการออกแบบตัวกรองนี้สามารถทำได้สำหรับค่าความถี่กลาง (fc) และแบนด์วิดท์หรือความถี่กลางและ BW ส่วนประกอบ ของวงจรนี้สามารถกำหนดได้โดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้ C1 และ C2 แต่ละตัว ตัวเก็บประจุ สามารถนำไปที่ C เพื่อทำให้การคำนวณการออกแบบง่ายขึ้น

R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc C (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ fc ค

จากสมการข้างต้นที่ความถี่กลาง Af หมายถึงกำไรดังนั้น Af = R3 / 2R1

แต่ Af ควรตอบสนองคำพูดนี้ ของ<2Q2

ตัวกรองคำติชมหลายรายการของ fc (ความถี่กลาง) สามารถเปลี่ยนเป็นความถี่ใหม่ fc ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนแบนด์วิดท์หรืออัตราขยาย สิ่งนี้สามารถบรรลุได้เพียงแค่เปลี่ยน R2 เป็น R2 เพื่อให้เป็นเช่นนั้น

R2 '= R2 * ( fc / fc )สอง

เครื่องคำนวณ Band Pass Filter

วงจรต่อไปนี้คือวงจรกรองพาสซีฟแบนด์พาส ด้วยการใช้วงจรนี้เราสามารถคำนวณตัวกรองพาสซีฟแบนด์พาสได้ สูตรสำหรับพาสซีฟ เครื่องคิดเลขตัวกรอง bandpass ดังแสดงด้านล่าง

เครื่องคิดเลข Passive Band Pass Filter

สำหรับความถี่ตัดต่ำ = 1 / 2∏R2C2

สำหรับความถี่ตัดสูง = 1 / 2∏R1C1

ในทำนองเดียวกันเราสามารถคำนวณหา op-amp BPF ที่ใช้งานอยู่และ BPF op-amp แบบไม่กลับด้านที่ใช้งานอยู่

แอพพลิเคชั่น Band Pass Filter

แอปพลิเคชันของตัวกรอง bandpass มีดังต่อไปนี้

ตัวกรองเหล่านี้ใช้ได้อย่างกว้างขวางกับ เครื่องส่งและตัวรับสัญญาณไร้สาย .
ตัวกรองนี้สามารถใช้เพื่อปรับอัตราส่วน S / N ให้เหมาะสม (สัญญาณต่อสัญญาณรบกวน) รวมทั้งความเห็นอกเห็นใจของผู้รับ
วัตถุประสงค์หลักของตัวกรองใน เครื่องส่ง คือการ จำกัด BW ของสัญญาณเอาต์พุตไปยังแบนด์ที่เลือกสำหรับการสื่อสาร
BPF ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านทัศนศาสตร์เช่น ลิดาร์ส , เลเซอร์ ฯลฯ
แอปพลิเคชั่นที่ดีที่สุดของตัวกรองนี้คือการประมวลผลสัญญาณเสียงเมื่อใดก็ตามที่จำเป็นต้องใช้ช่วงความถี่เสียงที่เฉพาะเจาะจงแม้ว่าจะลบส่วนที่เหลือออก
ตัวกรองเหล่านี้ใช้ได้กับโซนาร์เครื่องมือทางการแพทย์และ แผ่นดินไหววิทยา แอปพลิเคชัน
ตัวกรองเหล่านี้เกี่ยวข้องกับ ระบบการสื่อสาร สำหรับการเลือกสัญญาณเฉพาะจากสัญญาณต่างๆ

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ ทฤษฎีแบนด์พาสฟิลเตอร์ ซึ่งรวมถึงแผนภาพวงจรพร้อมการทำงานประเภทของตัวกรองแบนด์พาสและการใช้งาน จากข้อมูลข้างต้นในที่สุดเราก็สามารถสรุปได้ว่าแอพพลิเคชั่นอื่น ๆ ของตัวกรองเหล่านี้รวมอยู่ในดาราศาสตร์ตัวกรองเหล่านี้อนุญาตให้ใช้เฉพาะส่วนของช่วงแสงในอุปกรณ์เท่านั้น ตัวกรองเหล่านี้สามารถช่วยในการค้นหาทุกที่ที่ดวงดาวเอนกายลงบนซีรีส์หลักการจดจำการเปลี่ยนสีแดง ฯลฯ นี่คือคำถามสำหรับคุณ ตัวกรองแบนด์พาสที่ใช้งานอยู่คืออะไร?