Filtry pasywne

Filtry pasywne są jednymi z podstawowymi układów stosowanych w obwodach elektrycznych. Jak sama nazwa wskazuje skonstruowane są one w oparciu o elementy bierne(pasywne) takie rezystor R, kondensator C i cewka L. Impedancje wymienionych elementów zależą od częstotliwości, w przypadku rezystancji jej znacząca zależność od częstotliwości przejawia się dla bardzo dużych częstotliwości. Zależność rezystancji od częstotliwości związane jest z zjawiskiem wypierania prądu (zjawisko naskórkowości → eng. skin effect). Z powodu zjawiska naskórkowości zmniejsza się przekrój czynny przewodnika co związane jest z przepływem prądu po części przekroju bliższej zewnętrznej części przewodnika. Każdy filtr posiada charakterystykę przenoszenia, która przedstawia jak stosunek sygnału wyjściowego do wejściowego w funkcji częstotliwości. Dla każdego filtru określona jest wartość jego częstotliwości granicznej fg. Częstotliwość graniczna równa jest częstotliwości dla której tłumienie filtra jest większe niż 3[dB]. W praktyce filtry mają bardzo szerokie zastosowanie stosowane są układach zasilających, układach pomiarowych oraz wielu innych. W przypadku układów pomiarowych filtry stosujemy w celu odcięcia nieinteresujących nas częstotliwości. Wyobrazić można sobie tutaj układ dokonujący przetwarzający dźwięk w zakresie pasma słyszalności przez człowieka. Zakres częstotliwości słyszalności człowieka to 16[Hz] do 20[kHz]. Częstotliwości poza granicą pasma można odfiltrować z widma sygnału, ponieważ poprzez zjawisko aliasingu mogą zakłócić sygnał mierzony.

Filtr dolnoprzepustowy

Filtr pasywny dolnoprzepustowy.

Transmitancja oraz charakterystyki amplitudowa i fazowa dla filtru dolnoprzepustowego. Filtr dolnoprzepustowy zbudowany jest z kondensatora C i rezystora R. Napięcie wejściowe filtru podawane jest między zaciski szeregowo połączonych rezystora i kondensatora. Napięcie wyjściowe to napięcie na kondensatorze. Jeden z styków kondensatora podłączony jest do masy. Filtr dolnoprzepustowy "przepuszcza" częstotliwości do pewnej częstotliwości granicznej fg. Reaktancja kondensatora jest odwrotnie proporcjonalna iloczynu do częstotliwości f i jego pojemności C. Dla niskich częstotliwości jego reaktancja jest duża, a dla wysokich częstotliwości jego reaktancja będzie mała. Przy dużych częstotliwościach reaktancja kondensatora maleje, a co za tym idzie wzrasta wartość prądu przepływającego przez niego. Impedancja idealnego kondensatora ma tylko jedną składową a jest nią reaktancja pojemnościowa XC. Jak można zauważyć dla dużych częstotliwości kondensator C będzie zwierał sygnał do masy.

Filtr dolnoprzepustowy

Filtr górnoprzepustowy

Filtr pasywny górnoprzepustowy.

Transmitancja oraz charakterystyki amplitudowa i fazowa dla filtru górnoprzepustowego. Filtr górnoprzepustowy zbudowany jest z kondensatora C i rezystora R. Napięcie wejściowe filtru podawane jest między zaciski szeregowo połączonych rezystora i kondensatora. Napięcie wyjściowe to napięcie na rezystorze. Jeden z styków rezystora podłączony jest do masy. Filtr górnoprzepustowy "przepuszcza" częstotliwości od pewnej częstotliwości granicznej fg. Reaktancja kondensatora jest odwrotnie proporcjonalna do iloczynu częstotliwości f i jego pojemności C. Dla niskich częstotliwości jego reaktancja jest duża, a dla wysokich częstotliwości jego reaktancja będzie mała. Przy dużych częstotliwościach reaktancja kondensatora maleje, a co za tym idzie wzrasta wartość prądu przepływającego przez niego. Impedancja idealnego kondensatora ma tylko jedną składową a jest nią reaktancja pojemnościowa XC. Jak można zauważyć dla dużych częstotliwości kondensator C będzie "przepuszczał" sygnał.

Filtr górnoprzepustowy

Filtr środkowoprzepustowy

Filtr pasywny środkowoprzepustowy.

Transmitancja oraz charakterystyki amplitudowa i fazowa dla filtru środkowo przepustowego. Filtr środkowoprzepustowy zbudowany jest z szeregowo połączonych filtrów górnoprzepustowego i dolnoprzepustowego. Filtr środkowoprzepustowy nazywany jest również filtrem pasmowo przepustowym. Filtr ten charakteryzuje się dwiema częstotliwościami granicznymi, które nazywane są dolną częstotliwością graniczną oraz górną częstotliowścią graniczną.

Filtr środkowoprzepustowy

Filtr środkowozaporowy z mostkiem Wiena-Robinsona

Filtr pasywny środkowozaporowy z mostkiem Wiena-Robinsona.

Transmitancja oraz charakterystyki amplitudowa i fazowa dla filtru środkowozaporowego z mostkiem Wiena-Robinsona. Filtr środkowozaporowy tłumi częstotliwości w obrębie pasma wyznaczonego przez jego częstotliwość graniczną.

Filtr środkowozaporowy z mostkiem Wiena-Robinsona

Filtr środkowozaporowy z mostkiem podwójne T

Filtr pasywny środkowozaporowy z mostkiem podwójne T.

Transmitancja oraz charakterystyki amplitudowa i fazowa dla filtru środkowozaporowego z mostkiem Wiena-Robinsona. Filtr środkowozaporowy tłumi częstotliwości w obrębie pasma wyznaczonego przez jego częstotliwość graniczną.

Filtr środkowozaporowy z mostkiem podwójne T