Düşük / Yüksek geçişli RC filtresi tasarlarken bileşen değerlerini nasıl seçerim?

Bir RC disk denetleme ünitesinin kesme frekansı iyi bilinen denklemden elde edilir:

Bu 2 değişkenli bir denklemdir. örneğin R = 100, C = 10, R = 10, C = 100 ile aynı sonuca sahiptir. Birini diğerine neye tercih etmeliyim?

Bu bir uzlaşma.

1000 ohm'da R ve 100nF'de (kesme frekansı = 1.59kHz), girişte sürüş voltajı, 1000 ohm yüke yaklaşan frekansa 1.59kHz'in üzerinde olan sinyalleri sürmek için gerekli olabilir. Empedansların 1.59kHz'de ne olduğunu düşünün - R elbette 1000 ohm ve C empedansı da 1000 ohm büyüklüğüne sahipken, 10 kHz'de C empedansı sadece 100 ohm büyüklüğüne sahiptir.

Başka bir deyişle, 10kHz'de RC düşük geçiş filtresine beslenen sinyal yaklaşık 1000 ohm'luk bir empedans "görür". Bunun nedeni aşağıdaki formüldür: -

$\sqrt{R^2 + X_C^2}$$\sqrt{1,000,000 + 10,000} = 1005\space \Omega$

RC ağını besleyen sinyalin 100 ohm'luk bir çıkış direnci varsa, bu denklemin "R" kısmına bir hata ekler ve filtrenin "gerçek" spektral şeklini bozar.

Diğer yandan....

Düşük R ve yüksek C'ye sahip olmanın faydası, çıkış empedansının, çıkışının bağlandığı devreden daha az etkilendiği anlamına gelir. Yukarıdaki örnekte, DC'de bile ağın çıkış empedansı 1000 ohm'dur. R 10k ohm ve C 10nF ise, DC'deki çıkış empedansı 10k ohm'dur ve bazı yüklerden etkilenebilir.

Bu nedenle, sürüş empedansınızın ne olduğunu ve RC ağınızın neye "girmesi" gerekebileceğini düşünmelisiniz. Çıktının Gohm aralığında genellikle DC giriş direncine sahip olacak bir op-amp'e bağlanacağı birçok örnek vardır, ancak 10pF'lik bir giriş kapasitansına sahip olabilir. Bu giriş kapasitansı, çıkış kapasitansını küçük bir miktarda dengeler ve yukarıdaki örnekte 100nF kapasitörü 100.01nF'ye dönüştürür - elbette çok fazla bir şey değil, ancak 50kHz'de kesilmiş bir filtre tasarlıyorsanız, potansiyel bir hata kaynağı olmaya başladı.

Basamaklı RC alçak geçiren filtreler (veya herhangi bir filtre türü) de ciddi bir sorundur. İki RC alçak geçiren filtreyi pasif olarak bağlamak istediğinizi varsayalım - her iki direnci 1000 ohm olarak ve her iki kapasitörü de 100nF olarak seçtiyseniz, yüksek empedanslı bir tampon amplifikatörü ile bağlamış olsaydınız aynı filtre tepkisini almayacaksınız.

Kısmi bir çözüm, ilk ağ düşük empedansını ve 2. ağ yüksek empedansını yapmaktır. Size bir fikir vermek için ilk RC ağını 1000 ohm ve 100nF'den ve bağlantı ağını 10.000 ohm ve 10nF'den yapın - yine de biraz etkileşim olacak, ancak her ikisinin de aynı empedans olduğu zamandan çok daha az.

$RC$

Benzer soruların cevaplarında ve yorumlarında belirtildiği gibi, cevap şudur: duruma bağlıdır - diğer bazı kısıtlamalara bağlıdır. Cidden, böyle bir soru ek bağlam olmadan neredeyse cevaplanamaz .

İşte başka bir kısıtlamaya girebilecek bazı düşünceler.

1. direnç ve kapasitör değerleri sürekli olmadığından, istenen değere "yeterince yakın" bir zaman sabiti veren standart değerlerin bir kombinasyonunu bulmak gerekir.

2. ortak kapasitör değerleri, ortak direnç değerlerinden çok daha kabadır.

3. genel olarak, R'nin büyük bir değerini büyük bir C değerinden bulmak çok daha ucuzdur

4. nispeten büyük kapasitans değerlerine sahip kapasitörler genellikle yüksek frekanslarda idealden uzaktır

5. Zaman, sıcaklık, vb.Gibi çok kararlı kapasitansa sahip kapasitörler, mevcut kapasitans aralığını kısıtlayabilir

...

Çok daha fazlası var ve yukarıdaki liste, her durumda, kapsamlı olması değil, bunun yerine, size en iyi şekilde bir değerlendirmenin yapılması gereken bağlam hakkında bir fikir vermek anlamına geliyordu .