Pasif Bant Geçiş Filtresi
Bir bant geçiş filtresi, belirli bir frekans aralığını, belirli bir frekans grubu içindeki diğerlerinden ayırır. Bazı gelişmiş elektrik devreleri, 0Hz'deki çok düşük frekansların veya çok yüksek frekansların geçmesine izin vermeyi uygun bulmayabilir, pasif bant geçiren filtre, devresindeki seri direnç ve kapasitör kombinasyonlarına bağlı olarak frekans seçicilik fonksiyonlarını yerine getirir. Seçici bant geçiş aralıklarının dışındaki hem alt frekansları hem de üst frekansları engellerler. Bu filtreler alçak geçişli ve yüksek geçişli filtrelerden oluşur.
Yapı
Tipik bir bant geçiren filtre aşağıda gösterildiği gibi iki RC ağı sunacaktır:
Bir RC ağı seri olarak kullanılırken diğer RC ağı paralel olarak kullanılır. Bant geçiren filtre devresinde kullanılan direnç ve kondansatör değerleri üzerinden kesme frekansı değerleri kontrol edilebilmektedir. Kesme frekansı değerlerine bağlı olarak geniş bir frekans aralığına veya dar bir frekans aralığına izin verebilir. Bu nedenle, belirli bir bant geçiş frekansı aralığına bant genişliği adı verilir.
Frekans Tepki Eğrisi
Frekans tepkisi eğrisi aşağıda gösterilmiştir. Frekans yanıtı eğrisi iki kesme frekansı limitini gösterir: alt kesme frekansı limiti fL ve yüksek kesme frekansı limiti fH. Alt kesme frekansı fL'nin altındaki tüm frekanslar, bant geçiren filtrenin çıkışı 20db/on eğiminde yükselene kadar bloke edilir. Çıkış daha sonra maksimum %70,7 değerine ulaşır ve fH'nin yüksek frekans sınırına ulaşılıncaya kadar belirli bir frekans aralığı için sabit kalır. Çıkış, -20db/decade'lık bir eğimle tekrar düşmeye başlar.
-3db'lik maksimum kazanç, aşağıdaki şekilde hem yükseliş trendinde hem de düşüş trendinde gösterilmiştir. Dolayısıyla bu iki frekans noktasının geometrik ortalaması rezonans noktasını veya merkez frekans noktasını sağlar.
Rezonans Frekansı
Üst kesme frekansı ve alt kesme frekansının geometrik ortalaması şu şekilde ifade edilir:
fr merkez frekansı, fh üst kesme frekansı değerini, fl ise alt kesme frekansı değerini temsil etmektedir.
Faz değişimi
Bant geçiren filtreler ikinci dereceden filtrelerdir. Devresinde iki pasif eleman kombinasyonunun bulunması anlamına gelir. İkinci derece filtrelerin faz açısı, birinci derece filtrelerin faz açısının iki katı olacaktır. Bu, bant geçiren filtrede faz açısının 180 derece olması gerektiği anlamına gelir. Faz kayması, merkez frekansa kadar +90 dereceyi ve merkez frekans noktasından sonra -90 dereceyi gösterdi.
Üst ve Alt Kesme Frekansları
Üst ve alt frekans değerleri, düşük ve yüksek bant geçiren filtrelerdeki frekans hesaplamaları gibi hesaplanabilir. Genel ifade şu şekilde verilir:
Örnek:
5kHz ila 40kHz arasındaki frekanslara izin veren bir bant geçiren filtre tasarlanacaktır. Dirençlerin 20kΩ olduğunu varsayarak kapasitör değerlerini hesaplayın ve son bant geçiş filtresini çizin.
Üst ve alt kesme frekansının genel ifadesini kullanarak:
Yüksek geçiş kapasitör değeri, alt frekans limiti kullanılarak hesaplanabilir:
Düşük geçişli kapasitör değeri, daha yüksek frekans limiti kullanılarak hesaplanabilir:
Çözüm
Bant geçiren filtreler, seçici bir frekans aralığını geçirirken tüm düşük veya yüksek frekansları bloke etme prensibiyle çalışır. Yapılarında hem alçak geçişli filtre hem de yüksek geçişli filtre ağlarından oluşurlar.