Hey! Sebagai pembekal penapis LC, saya sering ditanya tentang cara mereka bentuk penapis LC lulus rendah. Jadi, saya fikir saya akan berkongsi beberapa pandangan tentang topik ini.
Mari kita mulakan dengan asas. Penapis LC lulus rendah ialah sejenis litar elektronik yang membenarkan isyarat frekuensi rendah melaluinya sambil melemahkan isyarat frekuensi tinggi. Ia terdiri daripada induktor (L) dan kapasitor (C), dan gabungan kedua-dua komponen ini memberikan sifat penapisannya.
Memahami Asas Penapis LC
Mula-mula, kita perlu memahami apa yang dilakukan oleh induktor dan kapasitor. Induktor menyimpan tenaga dalam medan magnet apabila arus mengalir melaluinya. Voltan merentasi induktor adalah berkadar dengan kadar perubahan arus. Sebaliknya, kapasitor menyimpan tenaga dalam medan elektrik. Arus melalui pemuat adalah berkadar dengan kadar perubahan voltan merentasinya.
Apabila kita menggabungkan induktor dan kapasitor dalam litar, kita boleh mencipta frekuensi - litar terpilih. Dalam penapis LC lulus rendah, induktor biasanya diletakkan secara bersiri dengan isyarat input, dan kapasitor diletakkan selari dengan output.
Langkah 1: Tentukan Kekerapan Potongan
Kekerapan pemotongan ($f_c$) ialah parameter penting dalam penapis LC lulus rendah. Ia adalah kekerapan di mana penapis mula melemahkan isyarat input. Formula untuk kekerapan potong penapis LC lulus rendah mudah diberikan oleh:
$f_c=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$
di mana $L$ ialah kearuhan dalam henries (H) dan $C$ ialah kemuatan dalam farad (F).
Katakan anda ingin mereka bentuk penapis lulus rendah dengan kekerapan potong 1 kHz. Anda boleh menyusun semula formula untuk menyelesaikan sama ada $L$ atau $C$ jika anda mengetahui nilai komponen lain. Sebagai contoh, jika anda memilih nilai kapasitor $C = 0.1\ \mu F$, anda boleh mencari kearuhan yang diperlukan seperti berikut:
Pertama, segi empat sama kedua-dua belah formula: $f_c^2=\frac{1}{4\pi^2LC}$
Kemudian, selesaikan untuk $L$: $L=\frac{1}{4\pi^2f_c^2C}$
Gantikan $f_c = 1000\ Hz$ dan $C=0.1\times10^{- 6}\ F$ ke dalam formula:
$L=\frac{1}{4\pi^2\times(1000)^2\times0.1\times10^{-6}}\approx0.253\ H$
Langkah 2: Memilih Komponen
Sebaik sahaja anda telah menentukan kekerapan potong dan mengira nilai yang diperlukan sebanyak $L$ dan $C$, tiba masanya untuk memilih komponen sebenar. Apabila memilih induktor, anda perlu mempertimbangkan nilai kearuhan, toleransi, dan kapasiti bawaan semasa. Induktor datang dalam pelbagai jenis, seperti udara - teras, besi - teras, dan ferit - teras induktor. Setiap jenis mempunyai kelebihan dan kekurangan tersendiri.
Sebagai contoh, induktor teras udara mempunyai kehilangan yang rendah pada frekuensi tinggi tetapi mempunyai kearuhan yang agak rendah per unit isipadu. Induktor teras besi boleh memberikan nilai kearuhan yang tinggi tetapi mungkin mempunyai kerugian yang lebih tinggi disebabkan oleh arus pusar. Ferrite - induktor teras adalah kompromi yang baik antara keduanya, menawarkan kearuhan yang agak tinggi dan kehilangan yang lebih rendah pada frekuensi sederhana.
Apabila memilih kapasitor, anda harus mempertimbangkan nilai kapasitansi, toleransi, penarafan voltan dan rintangan siri setara (ESR). Kapasitor seramik biasanya digunakan dalam penapis LC lulus rendah kerana ia mempunyai ESR yang rendah dan kestabilan yang baik pada julat frekuensi yang luas.
Langkah 3: Menganalisis Respons Penapis
Selepas memilih komponen, adalah penting untuk menganalisis tindak balas frekuensi penapis. Anda boleh menggunakan alatan perisian seperti LTspice atau MATLAB untuk mensimulasikan litar penapis dan merancang tindak balas frekuensinya.
Tindak balas frekuensi penapis LC lulus rendah biasanya menunjukkan jalur lintasan rata (di mana isyarat dihantar dengan sedikit atau tiada pengecilan) sehingga frekuensi terputus, diikuti dengan kawasan pusingan di mana isyarat dilemahkan pada kadar tertentu. Kadar pengecilan biasanya dinyatakan dalam desibel per oktaf (dB/oktaf) atau desibel setiap dekad (dB/dekad).
Penapis LC lulus rendah pesanan pertama yang mudah mempunyai kadar pusingan 20 dB/dekad. Jika anda memerlukan roll - off yang lebih curam, anda boleh mereka bentuk penapis tertib lebih tinggi dengan melatakan berbilang bahagian LC. Sebagai contoh, penapis LC lulus rendah tertib kedua mempunyai kadar pusingan 40 dB/dekad.
Langkah 4: Mempertimbangkan Had Praktikal
Dalam aplikasi dunia sebenar, terdapat beberapa batasan praktikal yang perlu anda pertimbangkan. Sebagai contoh, ciri tidak ideal bagi komponen boleh menjejaskan prestasi penapis. Induktor mungkin mempunyai kapasitansi parasit, dan kapasitor mungkin mempunyai kearuhan siri setara (ESL). Unsur-unsur parasit ini boleh menyebabkan resonans dan kesan lain yang tidak diingini dalam penapis.
Had lain ialah kapasiti pengendalian kuasa komponen. Jika isyarat input mempunyai tahap kuasa yang tinggi, anda perlu memilih komponen yang boleh mengendalikan kuasa tanpa rosak.
Pelbagai Jenis Penapis LC Lulus Rendah
Terdapat topologi berbeza bagi penapis LC lulus rendah, seperti penapis jenis L, jenis T dan jenis $\pi$.
- Penapis jenis L: Ini adalah jenis penapis LC lulus rendah yang paling mudah. Ia terdiri daripada induktor bersiri dengan input dan kapasitor selari dengan output. Ia mudah untuk mereka bentuk tetapi mungkin tidak memberikan roll - off yang sangat curam.
- Penapis jenis T: Penapis jenis AT mempunyai induktor bersiri dengan input dan dua kapasitor selari, satu pada setiap sisi induktor. Ia memberikan roll - off yang lebih baik daripada penapis jenis L.
- $\pi$ - jenis penapis: Penapis jenis $\pi$ - mempunyai dua kapasitor selari dengan input dan output dan induktor bersiri di antara mereka. Ia menawarkan roll - off yang lebih curam dan prestasi yang lebih baik dari segi pengecilan.
Aplikasi Penapis LC Lulus Rendah
Penapis LC lulus rendah mempunyai pelbagai aplikasi. Ia biasanya digunakan dalam sistem audio untuk mengeluarkan bunyi frekuensi tinggi daripada isyarat audio. Ia juga digunakan dalam bekalan kuasa untuk menapis riak frekuensi tinggi dan bunyi bising.
Dalam sistem komunikasi, penapis LC lulus rendah boleh digunakan untuk mengehadkan lebar jalur isyarat. Sebagai contoh, dalam penerima radio, penapis laluan rendah boleh digunakan untuk menapis gangguan frekuensi tinggi dan memilih isyarat frekuensi rendah yang dikehendaki.
Produk Berkaitan
Jika anda berminat dengan jenis penapis lain, kami juga menawarkanPenapis Input Tiga Fasa,Penapis Pasif, danPenapis EMI. Penapis ini boleh digunakan dalam pelbagai aplikasi perindustrian dan komersial untuk meningkatkan prestasi dan kebolehpercayaan sistem elektrik dan elektronik anda.
Kesimpulan
Mereka bentuk penapis LC lulus rendah melibatkan beberapa langkah, daripada menentukan kekerapan potong sehingga memilih komponen yang sesuai dan menganalisis tindak balas penapis. Dengan memahami prinsip asas dan mempertimbangkan batasan praktikal, anda boleh mereka bentuk penapis yang memenuhi keperluan khusus anda.
Jika anda sedang mencari penapis LC berkualiti tinggi atau memerlukan maklumat lanjut tentang reka bentuk penapis, sila hubungi kami untuk perolehan dan perbincangan lanjut. Kami di sini untuk membantu anda mencari penyelesaian terbaik untuk keperluan anda.
Rujukan
- Horowitz, P., & Hill, W. (1989). Seni Elektronik. Cambridge University Press.
-Sedra, AS, & Smith, KC (2015). Litar Mikroelektronik. Oxford University Press.