Itu filter bandpass memungkinkan sinyal untuk disuplai antara dua frekuensi tertentu, meskipun memisahkan sinyal-sinyal tersebut pada frekuensi lain. Jenis filter bandpass ini tersedia dalam berbagai jenis; beberapa desain filter bandpass dibuat dengan daya eksternal & komponen aktif seperti; transistor, dan sirkuit terpadu, yang disebut BPF aktif. Demikian pula, beberapa filter menggunakan sumber daya & komponen pasif apa pun seperti induktor & kapasitor, yang disebut BPF pasif. Filter ini berlaku di pemancar & penerima nirkabel.
BPF dalam pemancar digunakan untuk membatasi bandwidth sinyal keluaran ke tingkat paling rendah yang diperlukan dan mentransmisikan data pada kecepatan dan bentuk yang ideal. Demikian pula, filter pada penerima ini memungkinkan sinyal-sinyal dalam tingkat frekuensi yang diinginkan untuk didekodekan, sekaligus menghindari sinyal-sinyal pada frekuensi-frekuensi yang tidak diperlukan. Rasio S/N penerima dioptimalkan melalui filter bandpass. Artikel ini memberikan informasi singkat tentang filter lolos pita aktif .
Apa itu Filter Band Pass Aktif?
Jenis filter bandpass yang menggunakan komponen aktif seperti penguat operasional , bersama dengan resistor dan kapasitor membentuk filter yang dikenal sebagai filter lolos pita aktif. Filter bandpass ini memperkuat sinyal input selain menyaring, meskipun memerlukan sumber daya eksternal.
Filter band pass ini dirancang dengan mengalirkan HPF, amplifier & LPF seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Rangkaian penguat di antara HPF & LPF menyediakan isolasi dan memberikan penguatan tegangan keseluruhan. Nilai frekuensi cut-off dari kedua filter harus dipertahankan dengan variasi yang paling sedikit. Jika variasi ini sangat kecil, maka ada kemungkinan interaksi antara tahapan low pass & high pass. Oleh karena itu, diperlukan rangkaian penguat. untuk mendapatkan tingkat frekuensi cut-off yang tepat.
Prinsip Kerja Filter Band Pass Aktif
Filter bandpass aktif bekerja dengan melemahkan frekuensi di atas atau di bawah rentang frekuensi (yaitu, passband atau bandwidth filter). Sinyal apa pun dengan frekuensi dalam rentang bandpass tersebut melewati filter. Frekuensi apa pun yang berada di luar bandpass dikurangi atau dilemahkan.
Desain Filter Band Pass Aktif
Rangkaian filter bandpass aktif ditunjukkan di bawah ini. Sirkuit ini dapat dirancang dengan menggabungkan filter pasif low-pass dan high-pass secara bersamaan. Ini memberikan filter jenis “Faktor kualitas” rendah yang berisi pita lolos lebar. Tahap utama dari filter lolos pita aktif adalah tahap lolos tinggi yang memanfaatkan kapasitor untuk memblokir bias DC apa pun dari sumber utama.
Desain rangkaian ini memiliki keuntungan dalam menghasilkan respons frekuensi pita lintasan asimetris yang cukup datar melalui separuh tunggal yang menandakan respons lintasan rendah sedangkan separuh sisanya menandakan respons lintasan tinggi.
Titik sudut tertinggi 'ƒH' & titik potong frekuensi sudut bawah ' ƒL' dihitung sama seperti sebelumnya pada rangkaian LPF & HPF orde pertama normal.
Pemisahan yang masuk akal diperlukan antara dua titik potong untuk menghindari interaksi antara tahapan LPF dan HPF. Penguat membantu menyediakan isolasi antara dua tahap filter untuk menggambarkan penguatan tegangan keseluruhan dari rangkaian filter. Oleh karena itu, bandwidth filter adalah perbedaan antara titik -3dB yang lebih tinggi & lebih rendah. Respon frekuensi yang dinormalisasi & pergeseran fasa dari BPF aktif adalah sebagai berikut.
Respon Frekuensi
Ketika rangkaian filter yang disetel secara pasif di atas berfungsi sebagai BPF, maka bandwidth bisa menjadi cukup lebar. Ini mungkin menjadi masalah jika kita ingin memisahkan frekuensi dengan pita kecil. Filter bandpass aktif juga dapat dirancang dengan op-amp pembalik.
Jadi, dengan mengatur ulang posisi resistor & kapasitor di filter, kita dapat menghasilkan rangkaian filter yang jauh lebih baik. Titik batas bawah -3dB ditentukan oleh 'ƒC1' untuk BPF aktif sedangkan titik batas tertinggi -3dB ditentukan oleh 'ƒC2'.
Filter di atas memiliki dua frekuensi tengah HPF dan LPF. Itu pass filter tinggi frekuensi tengah harus lebih rendah dibandingkan dengan frekuensi tengah LPF.
Frekuensi tengah BPF adalah rata-rata geometrik frekuensi cut-off atas & bawah seperti; fr2 = fH x fL.
Penguatan BPF aktif adalah 20 log (Vout/Vin) dB/Dekade.
Respon amplitudo terkait dengan respons LPF dan HPF. Kurva respons terutama bergantung pada urutan filter berjenjang.
Faktor Q
Lebar keseluruhan pita sandi aktual di antara titik sudut -3dB atas & bawah dari filter pita sandi aktif menentukan faktor Q rangkaian. Nilai faktor Q semakin rendah maka bandwidth filter semakin lebar. Akibatnya, faktor Q semakin tinggi, filter semakin sempit.
Terkadang, faktor Q dari filter bandpass aktif dilambangkan dengan simbol Yunani 'α' dan disebut frekuensi puncak alfa.
= 1/Q
Karena 'Q' dari BPF aktif berkaitan dengan “ketajaman” respons filter di sekitar 'ƒr' (frekuensi resonansi tengah) maka ini juga dapat dikenal sebagai Faktor Redaman (atau) Koefisien Redaman karena filter tersebut memiliki lebih banyak redaman maka filter memiliki respons yang lebih datar. Filter memiliki redaman yang lebih sedikit, respons filter lebih tajam.
Rasio redaman ditunjukkan dengan simbol Yunani 'ξ'
ξ = a/2
Faktor kualitas dari filter band pass aktif adalah rasio ƒr (Frekuensi Resonansi) terhadap BW (Bandwidth) di antara frekuensi -3dB yang lebih tinggi & lebih rendah.
Jenis Filter Jalur Pita Aktif
Ada dua jenis filter band pass aktif; filter lolos pita lebar dan filter lolos pita sempit yang dibahas di bawah.
Filter Jalur Pita Lebar
Jika nilai faktor kualitas (Q) di bawah sepuluh, pita lintasannya lebar, dan ini memberi kita bandwidth yang lebih besar. Sehingga BPF ini dikenal dengan nama Wide Band Pass Filter. Pada filter lolos pita lebar, frekuensi cut-off yang tinggi harus lebih besar dibandingkan dengan frekuensi cut-off yang lebih rendah.
Pertama, sinyal melewati HPF, sinyal keluaran dari filer ini akan cenderung tak terhingga yang pada akhirnya diberikan ke LPF. LPF ini akan melewatkan sinyal frekuensi yang lebih rendah.
Setiap kali HPF dialirkan melalui LPF maka BPF sederhana dapat diperoleh. Untuk memahami filter ini, urutan rangkaian LPF dan HPF harus sama.
Cascading satu LPF orde pertama dan HPF memberi kita BPF orde kedua. Dengan mengalirkan dua LPF orde pertama dengan dua HPF membentuk BPF orde keempat.
Karena cascading ini, rangkaian memberikan nilai faktor berkualitas rendah. Kapasitor dalam HPF orde pertama memblokir bias DC apa pun dari sinyal i/p.
Pada kedua stop band, penguatan yang terjadi adalah ± 20 dB per dekade dalam kotak filter orde kedua. LPF dan HPF harus berada pada urutan pertama saja.
Demikian pula, setiap kali kedua filter berada di urutan kedua, gain roll-off pada kedua stop band kira-kira ± 40dB/Dekade.
Ekspresi:
Ekspresi penguatan tegangan filter bandpass diberikan sebagai:
Vout/Vin = Amaks * (f/fL) / √(1+(f/fL)² (1+(f/fH)²
Hal ini dicapai dengan perolehan masing-masing LPF dan HPF, sehingga perolehan kedua filter diberikan sebagai;
Penguatan Tegangan untuk HPF
Vout/Vin = Amax1 * (f/fL) / √[1+(f/fL)²]
Penguatan Tegangan untuk LPF
Vout / Vin = Amax2 /√[1+(f/fH)²]
Amaks = Amaks1 * Amaks2
Dimana 'Amax1' adalah perolehan tahap HPF & 'Amax2; adalah keuntungan dari tahap LPF.
Respons filter pita lebar ditunjukkan di bawah ini.
Filter Jalur Pita Sempit
Jika nilai faktor kualitas lebih tinggi dari sepuluh, maka pass band akan sempit & bandwidth passband juga lebih kecil. Jadi filter ini dikenal dengan nama Narrow Band Pass Filter.
Filter ini hanya menggunakan satu komponen aktif seperti op-amp, bukan dua. Op-amp yang digunakan pada rangkaian ini memiliki konfigurasi pembalik. Penguatan op-amp pada filter ini maksimum pada frekuensi tengah 'fc'.
Rangkaian filter bandpass sempit ditunjukkan di bawah ini. Input diberikan ke terminal input pembalik op-amp maka op-amp tersebut dikenal dengan konfigurasi pembalik. Sirkuit BPF yang sempit ini memberikan respons BPF yang sempit.
Gain tegangan rangkaian filter ini adalah AV = – R2 / R1
Frekuensi cut-off rangkaian filter ini adalah;
fC1 = 1 / (2π*R1*C1)
fC2 = 1 / (2π*R2*C2)
Keuntungan dan kerugian
Itu keuntungan dari filter band pass aktif termasuk yang berikut ini.
- Filter ini membantu dalam mengirimkan atau mentransmisikan sinyal rentang frekuensi yang diinginkan, sehingga membantu dalam menghemat energi.
- Filter bandpass ini membantu menyaring sinyal antara dua rentang frekuensi.
Kerugian dari filter bandpass aktif adalah sebagai berikut.
- Filter bandpass aktif hanya mengizinkan rentang frekuensi yang diinginkan untuk melewatinya.
- Mereka bisa menjadi terlalu membatasi, khususnya bila digunakan dengan bandwidth yang sempit. Jadi hal ini mengakibatkan hilangnya konten frekuensi yang signifikan sehingga membuat suara terasa hampa atau tipis.
- Filter ini mahal.
- Filter ini memiliki sistem kontrol yang kompleks.
- Mereka mempunyai jangkauan frekuensi yang terbatas.
Aplikasi
Penerapan filter bandpass aktif meliputi yang berikut ini.
- Filter bandpass aktif digunakan dalam banyak aplikasi optik seperti; komunikasi satelit, telekomunikasi & transfer data dalam modulasi cahaya.
- Filter ini digunakan pada peralatan audio untuk mengisolasi frekuensi yang berada dalam rentang suara dari 20 Hz hingga 20 kHz.
- BPF aktif digunakan dalam sistem komunikasi nirkabel untuk menyaring sinyal & kebisingan yang tidak diinginkan untuk meningkatkan keunggulan komunikasi.
- Filter ini digunakan dalam penyetelan & penguncian mode kecepatan tinggi laser cincin EDF.
- Jenis BPF ini digunakan untuk menyamakan spektrum output daya dari sumber superfluorescent EDF.
- Filter ini digunakan pada pemancar sinyal dan penerima sinyal pada sistem komunikasi nirkabel.
- Ini digunakan dalam sistem audio saat ini seperti sistem stereo, sistem Speaker Terdistribusi, Sistem Musik Dolby, dll.
- Filter jenis ini digunakan untuk kontrol frekuensi pada rangkaian equalizer audio, LASER, LIDAR & sistem komunikasi SONAR.
- Ini digunakan dalam perangkat medis seperti EKG dan ilmu saraf untuk mengumpulkan & menganalisis data.
Dimana Filter Band Pass Aktif Digunakan?
Filter bandpass aktif digunakan di bidang telekomunikasi dan juga digunakan dalam rentang frekuensi audio dari 0 kHz hingga 20 kHz untuk modem & pemrosesan ucapan. Ini biasanya digunakan pada pemancar & penerima nirkabel
Apa Perbedaan Band Pass Filter Aktif dan Pasif?
Filter aktif beroperasi dengan sumber listrik sedangkan filter pasif tidak memerlukan sumber listrik. Output filter pasif berubah seiring dengan beban sementara filter aktif mempertahankan kinerjanya terlepas dari beban yang terhubung.
Apa fungsi transfer dari filter bandpass?
Perilaku filter band-pass dapat dijelaskan secara matematis dengan fungsi transfer. Ini adalah fungsi kompleks yang menghubungkan sinyal masukan & keluaran filter. Jadi T.F diberikan oleh H(ω) = Vout(ω) / Vin(ω).
Apa itu Fungsi Transfer Filter?
Fungsi transfer filter adalah transformasi Z dari respon impulsnya. Ini mencakup seluruh persamaan kuadrat baik dalam pembilang maupun penyebutnya. Ini memberikan dasar untuk menerapkan karakteristik realisasi low-pass, high-pass, frekuensi tunggal & penolakan pita.
Y(z) = H(z)X(z) =( h(1)+h(2)z−1+⋯+h(n+1)z−n)X(z).
Jadi, ini adalah gambaran aktif filter bandpass, sirkuit, berfungsi , jenis, dan aplikasi. Filter band-pass aktif adalah komponen penting dalam sirkuit elektronik untuk melewatkan rentang frekuensi tertentu secara selektif sambil melemahkan rentang frekuensi lainnya. Filter ini memberikan beberapa manfaat seperti presisi & penguatan tinggi. BPF aktif biasanya digunakan di sistem komunikasi serta aplikasi berbasis pemrosesan sinyal dimana stabilitas & presisi tinggi diperlukan seperti pada penerima radio. Ini digunakan dalam berbagai aplikasi, audio, teknik biomedis & komunikasi radio. Ini pertanyaan untuk Anda, apa itu filter bandpass pasif?
