الأخبار - ميزات مرشح تمرير النطاق

مرشحات تمرير النطاق السلبييمكن صنعها عن طريق ربط مرشح تمرير منخفض مع مرشح تمرير عالي معًا

يمكن استخدام مرشح تمرير النطاق السلبي لعزل أو ترشيح ترددات معينة تقع ضمن نطاق أو نطاق ترددات محدد. يمكن التحكم بدقة في تردد القطع (ƒc) في مرشح سلبي RC بسيط باستخدام مقاومة واحدة متصلة على التوالي مع مكثف غير مستقطب، وبناءً على طريقة توصيلهما، يمكن الحصول على مرشح تمرير منخفض أو مرشح تمرير عالي.

من الاستخدامات البسيطة لهذه الأنواع من المرشحات السلبية تطبيقات أو دوائر مكبرات الصوت، مثل مرشحات تقاطع مكبرات الصوت أو عناصر التحكم في نغمة مكبر الصوت المسبق. أحيانًا، يلزم تمرير نطاق معين فقط من الترددات التي لا تبدأ عند 0 هرتز (تيار مستمر) ولا تنتهي عند نقطة تردد عالٍ، بل تقع ضمن نطاق أو نطاق ترددي معين، ضيق أو واسع.

بربط أو "تتابع" دائرة مرشح تمرير منخفض واحدة مع دائرة مرشح تمرير عالي، يُمكننا إنتاج نوع آخر من مرشحات التردد الانتقائي السلبي (RC) التي تمرر نطاقًا مُحددًا أو "نطاقًا" من الترددات، سواءً كان ضيقًا أو واسعًا، مع تخفيف جميع الترددات الواقعة خارج هذا النطاق. يُنتج هذا النوع الجديد من ترتيبات المرشحات السلبية مرشحًا انتقائيًا للترددات يُعرف عادةً باسم مرشح تمرير النطاق (أو BPF اختصارًا).

بخلاف مرشحات الترددات المنخفضة التي تمرر إشارات الترددات المنخفضة فقط، أو مرشحات الترددات العالية التي تمرر إشارات الترددات الأعلى، تمرر مرشحات الترددات النطاقية الإشارات ضمن نطاق ترددي محدد دون تشويه إشارة الدخل أو إحداث ضوضاء إضافية. يمكن أن يكون هذا النطاق الترددي بأي عرض، ويُعرف عادةً باسم نطاق ترددات المرشحات.

يتم تعريف النطاق الترددي بشكل عام على أنه نطاق التردد الموجود بين نقطتين محددتين لقطع التردد (ƒc)، والتي تكون أقل بمقدار 3 ديسيبل من الحد الأقصى للمركز أو ذروة الرنين بينما تعمل على إضعاف أو تخفيف النقاط الأخرى خارج هاتين النقطتين.

بالنسبة للترددات واسعة الانتشار، يُمكن تعريف مصطلح "عرض النطاق الترددي" ببساطة، حيث يُمثل عرض النطاق الترددي الفرق بين نقطتي تردد القطع الأدنى (ƒcLOWER) وتردد القطع الأعلى (ƒcHIGHER). بمعنى آخر، عرض النطاق الترددي = ƒH – ƒL. من الواضح أن عمل مرشح نطاق التمرير بشكل صحيح يتطلب أن يكون تردد قطع مرشح التمرير المنخفض أعلى من تردد قطع مرشح التمرير العالي.

يمكن استخدام مرشح تمرير النطاق "المثالي" أيضًا لعزل أو تصفية ترددات معينة تقع ضمن نطاق ترددات معين، على سبيل المثال، لإلغاء الضوضاء. تُعرف مرشحات تمرير النطاق عمومًا باسم مرشحات الدرجة الثانية (ثنائية القطب) لاحتوائها على مكونين تفاعليين، وهما المكثفان، ضمن تصميم دائرتها. مكثف واحد في دائرة الترددات المنخفضة ومكثف آخر في دائرة الترددات العالية.

يوضح مخطط بود، أو منحنى استجابة التردد أعلاه، خصائص مرشح تمرير النطاق. هنا، تُضعف الإشارة عند الترددات المنخفضة، مع تزايد الخرج بميل قدره +20 ديسيبل/عقد (6 ديسيبل/أوكتاف) حتى يصل التردد إلى نقطة القطع الأدنى ƒL. عند هذا التردد، يكون جهد الخرج 1/√2 = 70.7% من قيمة إشارة الدخل، أو -3 ديسيبل (20*log(VOUT/VIN)) للدخل.

يستمر الخرج عند أقصى كسب حتى يصل إلى نقطة "القطع العليا" ƒH، حيث ينخفض الخرج بمعدل -20 ديسيبل/عقد (6 ديسيبل/أوكتاف)، مما يُضعف أي إشارات عالية التردد. نقطة أقصى كسب للخرج هي عادةً المتوسط الهندسي لقيمتي -3 ديسيبل بين نقطتي القطع الدنيا والعليا، وتُسمى قيمة "التردد المركزي" أو "ذروة الرنين" ƒr. يُحسب هذا المتوسط الهندسي على النحو التالي: ƒr 2 = ƒ(العلوي) × ƒ(السفلي).

Aمرشح تمرير النطاقيُعتبر مرشحًا من الدرجة الثانية (ثنائي القطب) لاحتوائه على مكونين تفاعليين ضمن هيكل دائرته، وعندها تكون زاوية الطور ضعف زاوية الطور لمرشحات الدرجة الأولى التي رأيناها سابقًا، أي 180 درجة. تتقدم زاوية طور إشارة الخرج على زاوية طور إشارة الدخل بمقدار +90 درجة حتى تصل إلى التردد المركزي أو تردد الرنين، حيث تصبح عندها صفر درجة (0 درجة) أو في طور متزامن، ثم تتغير إلى تأخر عن المدخل بمقدار -90 درجة مع زيادة تردد الخرج.

يمكن العثور على نقاط قطع التردد العلوية والسفلية لمرشح تمرير النطاق باستخدام نفس الصيغة المستخدمة لكل من مرشحات التمرير المنخفض والعالي، على سبيل المثال.