Passiivinen kaistanpäästösuodatin
Kaistanpäästösuodatin erottaa tietyn taajuusalueen muista tietyn taajuusryhmän sisällä. Jotkin pitkälle kehitetyt sähköpiirit eivät ehkä pidä sopivana päästääkseen läpi erittäin matalia taajuuksia 0 Hz:llä tai erittäin korkeita taajuuksia. Passiivinen kaistanpäästösuodatin suorittaa taajuuden selektiivisyystoiminnot riippuen sarjan vastus- ja kondensaattoriyhdistelmistä. Ne estävät sekä alemmat että ylemät taajuudet valikoivan kaistanpäästöalueensa ulkopuolella. Nämä suodattimet koostuvat alipäästö- ja ylipäästösuodattimista.
Rakentaminen
Tyypillisessä kaistanpäästösuodattimessa on oltava kaksi RC-verkkoa alla esitetyllä tavalla:
Toista RC-verkkoa käytetään sarjassa, kun taas toista RC-verkkoa käytetään rinnakkain. Katkaisutaajuusarvoja voidaan ohjata kaistanpäästösuodatinpiirissä käytettävien vastusten ja kondensaattorien arvojen avulla. Se voi sallia laajan taajuusalueen tai kapea-alaisen taajuusalueen rajataajuusarvoista riippuen. Siksi tiettyä kaistanpäästötaajuuksien aluetta kutsutaan kaistanleveydeksi.
Taajuusvastekäyrä
Taajuusvasteen käyrä on esitetty alla. Taajuusvasteen käyrä näyttää kaksi katkaisutaajuusrajaa: alarajataajuuden fL ja korkean rajataajuuden rajan fH. Kaikki alemman rajataajuuden fL alapuolella olevat taajuudet estetään, kunnes kaistanpäästösuodattimen lähtö nousee 20 db/decade kaltevuuskulmaan. Lähtö saavuttaa sitten maksimiarvon 70,7 % ja pysyy vakiona tietyllä taajuusalueella, kunnes fH:n korkeampi taajuusraja saavutetaan. Tuotanto alkaa taas laskea -20db/vuosikymmen kaltevuus.
Maksimivahvistus -3db on merkitty sekä nousevassa että laskevassa trendissä alla olevassa kuvassa. Siksi näiden kahden taajuuspisteen geometrinen keskiarvo muodostaa resonanssipisteen tai keskitaajuuspisteen.
Resonanssitaajuus
Ylemmän ja alemman rajataajuuden geometrinen keskiarvo ilmaistaan seuraavasti:
fr esittää keskitaajuutta, kun taas fh esittää ylemmän rajataajuuden arvon ja fl tarkoittaa alempaa rajataajuuden arvoa.
Vaiheen siirto
Kaistanpäästösuodattimet ovat toisen asteen suodattimia. Se tarkoittaa kahden passiivisen elementin yhdistelmän läsnäoloa sen piirissä. Toisen asteen suodattimien vaihekulma on kaksi kertaa ensimmäisen asteen suodattimien vaihekulma. Se tarkoittaa, että vaihekulman tulee olla 180 astetta kaistanpäästösuodattimessa. Vaihesiirto osoitti +90 astetta keskitaajuudelle ja -90 astetta keskitaajuuspisteen jälkeen.
Ylä- ja alarajataajuudet
Ylemmän ja alemman taajuuden arvot voidaan laskea aivan kuten taajuuslaskelmat matala- ja yläkaistanpäästösuodattimissa. Yleinen ilmaus saadaan seuraavasti:
Esimerkki:
Kaistanpäästösuodatin on suunniteltava, joka sallii taajuudet välillä 5kHz - 40kHz. Olettaen, että vastukset ovat 20 kΩ, laske kondensaattoriarvot ja piirrä lopullinen kaistanpäästösuodatin.
Ylemmän ja alemman rajataajuuden yleislausekkeen käyttäminen:
Ylipäästökondensaattorin arvo voidaan laskea käyttämällä alemman taajuuden rajaa:
Alipäästökondensaattorin arvo voidaan laskea käyttämällä korkeampaa taajuusrajaa:
Johtopäätös
Kaistanpäästösuodattimet toimivat periaatteella, että ne läpäisevät valikoivan taajuusalueen samalla kun estävät kaikki alemmat tai korkeammat. Ne koostuvat rakenteeltaan sekä alipäästösuodattimesta että alipäästösuodatinverkosta.