¿Qué es un filtro de paso de banda? Diagrama de circuito, tipos y aplicaciones

¿Qué es un filtro de paso de banda? Diagrama de circuito, tipos y aplicaciones

En procesamiento de la señal , los filtros son un tipo de dispositivos que se utilizan para permitir los componentes de frecuencia necesarios y para eliminar los componentes de frecuencia no deseados. El filtrado se puede definir como el ruido de fondo de la señal de interfaz se puede disminuir eliminando algunas frecuencias. El circuito del filtro se puede utilizar para unir el LPF y HPF propiedades en un único filtro que se denomina filtro de paso de banda. Hay diferentes tipos de filtros disponible como analógico / digital, activo / pasivo, lineal / no lineal, variable en el tiempo / invariante en el tiempo. Este artículo analiza una descripción general del filtro de paso de banda con aplicaciones

¿Qué es el filtro de paso de banda?

los La definición del filtro de paso de banda es un circuito que permite que las señales fluyan entre dos frecuencias particulares, aunque divide estas señales en otras frecuencias. Estos filtros están disponibles en diferentes tipos, algunos de los BPF- diseño de filtro de paso de banda se puede hacer con una fuente de alimentación externa y activa componentes como circuitos integrados, transistores , que se nombran como filtro de paso de banda activo . Del mismo modo, algunos de los filtros utilizan cualquier tipo de fuente de alimentación, así como pasivos. componentes como condensadores e inductores , que se denominan filtro de paso de banda pasivo.


Estos los filtros son aplicables tanto en transmisores inalámbricos como en receptores. En un transmisor, se puede usar un BPF para limitar el ancho de banda de la señal de salida hacia el nivel mínimo necesario y transmitir datos a la velocidad y forma preferidas. De manera similar, en un receptor, este filtro permite decodificar las señales en un rango de frecuencia preferido, mientras se mantiene alejado de las señales en frecuencias innecesarias. La relación señal / ruido (S / N) de un receptor se puede optimizar mediante un BPF.



Circuito de filtro de paso de banda

El mejor ejemplo de circuito de filtro de paso de banda es el Circuito RLC que se muestra a continuación. Este filtro también se puede diseñar uniendo un LPF y un HPF. En BPF, Bandpass ilustra una especie de filtro que, de lo contrario, es un procedimiento de filtrado. Debe diferenciarse de la banda de paso que se refiere a la sección real del espectro influenciado. Un filtro de paso de banda idílico no tiene ganancia ni atenuación, por lo que es un paso de banda totalmente nivelado. Eso atenuará totalmente cada una de las frecuencias fuera de la banda de paso.

Circuito de filtro de paso de banda

Circuito de filtro de paso de banda

Prácticamente, el filtro de paso de banda no es ideal y no atenúa totalmente cada una de las frecuencias fuera de la elección de frecuencia preferida. En particular, hay una sección justo fuera de la banda de paso propuesta donde las frecuencias se atenúan, pero no se descartan, lo que se denomina como la caída del filtro y, por lo general, se especifica en dB de atenuación por cada octava, de lo contrario, una década de frecuencia. En general, el diseño del filtro busca construir el roll-off tan delgado como sea posible, dejando que el filtro haga el diseño propuesto. Con frecuencia, esto se puede lograr con el gasto de ondulación de banda de paso, de lo contrario ondulación de banda de parada.

El filtro el ancho de banda se puede definir como la diferencia entre la frecuencia superior y la frecuencia inferior. El factor de forma es la fracción de anchos de banda calculada con dos valores de atenuación diferentes para determinar la frecuencia de corte, por ejemplo., Un factor de forma de 2: 1 a 20/2 dB significa que el ancho de banda calculado entre frecuencias a 20 dB de atenuación es el doble el calculado entre frecuencias a 2 dB de atenuación. Los BPF ópticos se utilizan comúnmente en fotografía, así como en trabajos de iluminación en el teatro. Este tipo de filtros toman el contorno de una película de color claro, de lo contrario una hoja.


Diferentes tipos de filtros de paso de banda

La categorización del filtro de paso de banda se puede realizar en dos tipos, como el filtro de paso de banda ancho y filtro de paso de banda estrecha .

Filtro de paso de banda ancha

Un WBF o filtro de paso de banda ancho (WBF) se puede formar eliminando segmentos de paso bajo y de paso alto, que normalmente es un circuito diferente destinado a un diseño y acción simples.

Filtro de paso de banda ancha

Filtro de paso de banda ancha

Se reconoce con una serie de circuitos prácticos. Se puede formar un filtro de paso de banda con ± 20 dB / década usando las dos secciones como un paso bajo de primer orden y también se pueden eliminar las secciones de paso alto. De manera similar, se puede formar un filtro de paso de banda con ± 40 dB / década conectando dos filtros de segundo orden en serie, a saber, filtro de paso bajo y paso alto (HPF). Esto significa que el orden del filtro de paso de banda (BPF) se rige por el orden del paso bajo & filtros de paso alto . los gráfico de filtro de paso de banda se muestra a continuación.

Respuesta de frecuencia de BPF

Respuesta de frecuencia de BPF

Un filtro de paso de banda con ± 20 dB / década puede estar compuesto de un primer orden HPF (filtro de paso alto) . Un primer orden LPF (filtro de paso bajo) se muestra en la siguiente figura por su respuesta de frecuencia.

Filtro de paso de banda estrecha

Generalmente, un filtro de paso de banda estrecho utiliza varias realimentaciones. Esta filtro de paso de banda usando un amplificador operacional como se muestra en el siguiente diagrama de circuito. Las principales características de este filtro incluyen principalmente las siguientes.

Filtro de paso de banda estrecha

Filtro de paso de banda estrecha

Otro nombre de este filtro es un filtro de retroalimentación múltiple porque incluye dos líneas de retroalimentación

Un amplificador operacional se utiliza en el modo de inversión

los respuesta frecuente de este filtro se muestra en la siguiente figura.

Respuesta de frecuencia de NBPF

Respuesta de frecuencia de NBPF

Por lo general, el diseño de este filtro se puede realizar para valores exactos de frecuencia central (fc) y ancho de banda o frecuencia central y BW. los componentes de este circuito se puede determinar mediante las siguientes relaciones. Cada uno de los C1 y C2 condensadores puede llevarse a C para simplificar el cálculo del diseño.

R1 = Q / 2∏ fc Coste y flete
R2 = Q / 2∏ fc C (2T2-Af)
R3 = Q / ∏ fc C

De las ecuaciones anteriores, en la frecuencia media Af denota la ganancia, por lo que Af = R3 / 2R1

Pero, el Af debería satisfacer esta afirmación De<2Q2

La fc (frecuencia central) de los filtros de retroalimentación múltiple puede modificarse hacia una nueva frecuencia fc sin cambiar el ancho de banda o la ganancia. Esto se puede lograr simplemente modificando R2 a R2 ’para que

R2 '= R2 * ( fc / fc )2

Calculadora de filtro de paso de banda

El siguiente circuito es el circuito de filtro de paso de banda pasivo. Usando este circuito podemos calcular el filtro de paso de banda pasivo. La fórmula de pasivo calculadora de filtro de paso de banda se muestra a continuación.

Calculadora de filtro de paso de banda pasiva

Calculadora de filtro de paso de banda pasiva

Para frecuencia de corte baja = 1 / 2∏R2C2

Para frecuencia de corte alta = 1 / 2∏R1C1

De manera similar, podemos calcular el amplificador operacional inversor activo BPF y el amplificador operacional no inversor activo BPF.

Aplicaciones de filtro de paso de banda

Las aplicaciones de los filtros de paso de banda incluyen las siguientes.

  • Estos filtros son ampliamente aplicables a transmisores y receptores inalámbricos .
  • Este filtro se puede utilizar para optimizar la relación S / N (señal / ruido) así como la compasión de un receptor.
  • El propósito principal del filtro en el transmisor es limitar el BW de la señal de salida a la banda seleccionada para la comunicación.
  • Los BPF también se utilizan ampliamente en óptica como LIDARES , láseres, etc.
  • La mejor aplicación de este filtro es el procesamiento de la señal de audio, siempre que sea necesario un rango específico de frecuencias de sonido, eliminando el resto.
  • Estos filtros son aplicables en sonar, instrumentos, médicos y Sismología aplicaciones
  • Estos filtros involucran sistemas de comunicación para elegir una señal particular de una variedad de señales.

Por lo tanto, se trata de teoría del filtro de paso de banda que incluye, diagrama de circuito con funcionamiento, tipos de filtros de paso de banda y sus aplicaciones. De la información anterior, finalmente podemos concluir que los otros campos de aplicación de estos filtros incluyen en astronomía, estos filtros permiten solo una sección única del rango de luz en un dispositivo. Estos filtros pueden ayudar a encontrar dónde se reclinan las estrellas en la serie principal, reconocer los desplazamientos al rojo, etc. Aquí tiene una pregunta para usted: ¿Qué es un filtro de paso de banda activo?