Filter Resistor-Kapasitor (RC)
Frekuensi Cut-off Terhitung (ƒc):
1591.55 Hz
Filter Resistor-Induktor (RL)
Frekuensi Cut-off Terhitung (ƒc):
1591.55 Hz
Diagram Rangkaian
Respons Frekuensi (Diagram Bode)
Konsep Inti
Memahami prinsip dasar di balik filter low-pass.
Apa itu Filter Low-Pass?
Filter low-pass (tapis lolos rendah) adalah rangkaian elektronik yang melewatkan sinyal dengan frekuensi di bawah frekuensi cut-off tertentu, sambil meredam (mengurangi amplitudo) sinyal dengan frekuensi di atas batas tersebut. Intinya, alat ini memblokir frekuensi tinggi dan melewatkan frekuensi rendah, sangat berguna untuk menghilangkan noise atau pada sistem audio untuk subwoofer.
Frekuensi Cut-off (ƒc)
Frekuensi cut-off adalah titik di mana filter mulai bekerja. Secara teknis, ini adalah frekuensi di mana daya keluaran berkurang menjadi setengah dari daya masukan (titik -3dB). Frekuensi di bawah ƒc dilewatkan dengan redaman minimal, sementara frekuensi di atas ƒc diredam secara progresif.
Penjelasan Filter RC
Filter low-pass RC menggunakan resistor dan kapasitor. Pada frekuensi rendah, kapasitor memiliki impedansi tinggi, sehingga sebagian besar tegangan masukan muncul di keluaran. Seiring meningkatnya frekuensi, impedansi kapasitor turun, membentuk pembagi tegangan dengan resistor yang meredam sinyal keluaran. Rumusnya adalah:
ƒc = 1 / (2 * π * R * C)
Penjelasan Filter RL
Filter low-pass RL menggunakan resistor dan induktor. Pada frekuensi rendah, induktor memiliki impedansi yang sangat rendah, bertindak hampir seperti kawat penghantar, memungkinkan sinyal lewat dengan mudah. Pada frekuensi yang lebih tinggi, impedansi induktor naik, membentuk pembagi tegangan dengan resistor yang memblokir komponen frekuensi tinggi. Rumusnya adalah:
ƒc = R / (2 * π * L)
Aplikasi Dunia Nyata
Di mana Anda akan menemukan filter low-pass beraksi.
Sistem Audio
Dalam crossover audio, filter low-pass mengarahkan sinyal frekuensi rendah ke subwoofer, memastikan speaker tersebut hanya mereproduksi suara bass yang sesuai desainnya.
Pemrosesan Sinyal
Digunakan untuk menghilangkan noise frekuensi tinggi atau "desis" dari sinyal, membersihkan data sensor atau telekomunikasi sebelum pemrosesan lebih lanjut.
Pemrosesan Gambar
Konsep filter analog digunakan dalam perangkat lunak untuk penghalusan dan pengaburan (blur), secara efektif menghilangkan detail frekuensi tinggi atau grain digital dari gambar.
Asumsi, contoh, dan verifikasi frekuensi cutoff
Kalkulator menggunakan model filter orde pertama yang ideal. Untuk filter low-pass RC, ambil output melintasi kapasitor dan gunakanfc= 1/(2rc), dengan R dalam ohm dan C di Farads. Untuk filter low-pass seri RL, ambil output melintasi resistor dan gunakanfc= r/(2πl), dengan L di Henries. Pada cutoff, amplitudo ideal adalah sekitar 0,707 dari level pita sandi, atau 3,01 dB.
Pemeriksaan perhitungan
| Topologi | Input | Substitusi | Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|
| RC, output melalui C | R = 1 kΩ; C = 0,1 µF | 1/(2π × 1000 × 0,1 × 10−6) | 1.591,55 Hz |
| RL, output melalui R | R = 100 Ω; L = 10 mH | 100/(2π × 10 × 10−3) | 1.591,55 Hz |
batas hasil
- Perhitungan mengasumsikan sumber nol-ohm dan beban impedansi tak terbatas. termasuk resistansi sumber dan impedansi beban dalam rangkaian nyata.
- Untuk RC, termasuk toleransi kapasitor, koefisien suhu/tegangan, dan ESR. Untuk RL, termasuk hambatan belitan dan kapasitansi parasit koil.
- Rumus menggambarkan satu tahap pasif. Filter Cascaded, Active, Butterworth, Bessel, dan Chebyshev memerlukan analisis bandwidth keteraturan, Q, dan op-amp.
Dengan R ±1% dan C ±10%, contoh RC dapat memiliki cutoff yang dihitung secara kasar1.432.54–1.786.25 HzSebelum pemuatan dan parasit disertakan.
Verifikasi di papan tempat memotong roti atau PCB
- Oleskan gelombang sinus amplitudo rendah dan ukur Vdidan vdi luarbersamaan dengan dua saluran osiloskop.
- Untuk RC, ukur di seluruh kapasitor; Untuk rangkaian RL yang ditunjukkan, ukurlah di atas resistor.
- Sapu di sekitar frekuensi yang dihitung. cutoff yang diukur adalah di mana |vdi luar/vdi| 0,707.
- Jika berbeda, ukur R, C, atau L yang sebenarnya dan hitung ulang dengan sumber, beban, dan hambatan belitan yang disertakan.
