뉴스 - 대역 통과 필터의 특징

수동 대역 통과 필터저역통과필터와 고역통과필터를 연결하여 만들 수 있습니다.

수동 대역 통과 필터(Passive Band Pass Filter)는 특정 대역 또는 주파수 범위에 속하는 특정 주파수를 분리하거나 필터링하는 데 사용할 수 있습니다. 간단한 RC 수동 필터의 차단 주파수 또는 ƒc 지점은 무극성 커패시터와 직렬로 연결된 단일 저항을 사용하여 정확하게 제어할 수 있으며, 연결 방식에 따라 저역 통과 필터 또는 고역 통과 필터가 생성되는 것을 확인했습니다.

이러한 유형의 수동 필터의 간단한 용도 중 하나는 라우드스피커 크로스오버 필터나 프리앰프 톤 컨트롤과 같은 오디오 증폭기 애플리케이션이나 회로입니다. 때로는 0Hz(DC)에서 시작하거나 상위 고주파 지점에서 끝나지 않고 특정 주파수 범위 또는 대역(좁거나 넓음) 내에 있는 특정 주파수 범위만 통과시켜야 할 때가 있습니다.

단일 저역 통과 필터 회로와 고역 통과 필터 회로를 연결하거나 "캐스케이딩"하면, 좁거나 넓은 주파수 대역을 통과시키면서 이 대역 밖의 주파수는 모두 감쇠시키는 또 다른 유형의 수동 RC 필터를 만들 수 있습니다. 이 새로운 유형의 수동 필터 배열은 일반적으로 대역 통과 필터(BPF)라고 하는 주파수 선택 필터를 생성합니다.

저주파수 범위의 신호만 통과시키는 저역 통과 필터나 고주파수 범위의 신호만 통과시키는 고역 통과 필터와 달리, 대역 통과 필터는 입력 신호를 왜곡하거나 추가 잡음을 발생시키지 않고 특정 "대역" 또는 "분포" 내의 신호를 통과시킵니다. 이 주파수 대역은 어떤 폭이든 가능하며, 일반적으로 필터 대역폭이라고 합니다.

대역폭은 일반적으로 두 개의 지정된 주파수 차단 지점(ƒc) 사이에 존재하는 주파수 범위로 정의되며, 이 두 지점은 최대 중심 또는 공진 피크보다 3dB 낮으며, 이 두 지점 외부의 다른 지점은 감쇠 또는 약화됩니다.

그러면 넓게 분포된 주파수의 경우, "대역폭"이라는 용어를 간단히 정의할 수 있습니다. BW는 낮은 차단 주파수(ƒcLOWER)와 높은 차단 주파수(ƒcHIGHER)의 차이입니다. 즉, BW = ƒH - ƒL입니다. 통과 대역 필터가 제대로 작동하려면 저역 통과 필터의 차단 주파수가 고역 통과 필터의 차단 주파수보다 높아야 합니다.

"이상적인" 대역 통과 필터는 특정 주파수 대역 내에 있는 특정 주파수를 분리하거나 필터링하는 데에도 사용할 수 있습니다(예: 잡음 제거). 대역 통과 필터는 회로 설계에 "두"개의 리액턴스 부품인 커패시터가 있기 때문에 일반적으로 2차 필터(2극)라고 합니다. 하나는 저역 통과 회로에, 다른 하나는 고역 통과 회로에 있습니다.

위의 보드 플롯 또는 주파수 응답 곡선은 대역 통과 필터의 특성을 보여줍니다. 여기서 신호는 저주파에서 감쇠되고 출력은 +20dB/Decade(6dB/Octave)의 기울기로 증가하여 주파수가 "하위 차단" 지점인 ƒL에 도달합니다. 이 주파수에서 출력 전압은 다시 입력 신호 값의 1/√2 = 70.7%, 즉 입력의 -3dB(20*log(VOUT/VIN))가 됩니다.

출력은 "상부 차단" 지점 ƒH에 도달할 때까지 최대 이득으로 유지되며, 이 지점에서 출력은 -20dB/Decade(6dB/Octave)의 비율로 감소하여 모든 고주파 신호를 감쇠시킵니다. 최대 출력 이득 지점은 일반적으로 하부 차단 지점과 상부 차단 지점 사이의 두 -3dB 값의 기하 평균이며, "중심 주파수" 또는 "공진 피크" 값 ƒr이라고 합니다. 이 기하 평균 값은 ƒr² = ƒ(상부) x ƒ(하부)로 계산됩니다.

A대역 통과 필터회로 구조 내에 "두" 개의 리액턴스 소자가 있기 때문에 2차(2극) 필터로 간주되며, 이 경우 위상각은 이전에 살펴본 1차 필터의 두 배, 즉 180°가 됩니다. 출력 신호의 위상각은 중심 또는 공진 주파수까지 입력 신호보다 +90° 앞서 있으며, 중심 주파수에서 위상각은 "0"도(0°) 또는 "동위상"이 된 후 출력 주파수가 증가함에 따라 입력 신호보다 -90° 뒤처집니다.

대역 통과 필터의 상위 및 하위 차단 주파수 지점은 저역 통과 필터와 고역 통과 필터에 사용된 것과 동일한 공식을 사용하여 찾을 수 있습니다. 예를 들어,