Como criar um filtro de banda-Stop para reduzir Linha Noise

Você pode precisar de saber como construir filtros band-stop para rejeitar o ruído de linha. Em seu estéreo ou sistema de entretenimento, você tem sons únicos vindos de suas músicas ou filmes favoritos. Os efeitos especiais de áudio, vozes diferentes, e são sintetizados diversos instrumentos para formar uma vasta gama de frequências. Você seleciona, rejeitar ou aumentar os graves, agudos e frequências médias usando um equalizador que consiste em muitos filtros diferentes.

No entanto, às vezes, um equalizador pode não ser capaz de se livrar de ruídos indesejados.

Suponha que o cinema local acabou de instalar um novo sistema de áudio. Infelizmente, um irritante hum 60-hertz está chegando ao sistema de alto-falante. Sem degradar a qualidade de voz, você pode implementar um filtro rejeita-faixa (ou band-rejeitar filtro) para livrar-se do sinal de 60 hertz.

A seguinte função de transferência, que relaciona os sinais de saída e de entrada, dá-lhe o filtro band-stop:

T(s) Está centrada a 60 hertz, com uma frequência de corte inferior de 40 hertz e uma frequência de corte superior a 80 hertz, rejeitando frequências entre 40 e 80 hertz antes de irem para o sistema de alto-falante.

Realizar T(s), Criar um filtro usando resistores, capacitores e um amplificador operacional para se livrar do sinal de 60 hertz. Siga esses passos:

1. demolir T(s) Para, funções de transferência reconhecíveis mais simples.

   A função de transferência dada já está escrito como a soma de duas funções de transferência mais simples, para que possa identificar o filtro passa-baixa T_LPF(s) E o filtro passa-alto T_HPF(s) do seguinte modo:

   

   T_LPF(s) Passa os sinais abaixo de 40 hertz e rejeita frequências acima de 40 hertz, e T_HPF(s) Passa sinais acima de 80 hertz e rejeita frequências abaixo de 80 hertz. As saídas de filtro são somados, rejeitando freqüências entre 40 hertz e 80 hertz, enquanto passando sinais fora desta faixa de frequência.

2. Projetar o filtro passa-baixa T_LPF(s).

   Comece por reescrever T_LPF(s) Utilizando impedâncias de condensadores e resistências descritos no domínio de Laplace:

   

   A impedância de um capacitor é Z₂(s) = 1 / (sC₁) = 1 /s com C₁ = 1 M, e a impedância de um resistor é Z₁(s) = R₁ = 1 / (2 # 112- # # 32- 8729-40) # 87- # 32- # 40-nota que a resistência não é dependente da freqüência - os associados resistor com um valor constante).

   A equação tem a forma de uma equação divisor, que descreve a relação entre a variável de saída desejada e o sinal de entrada como uma razão entre a impedância de saída para a impedância total do circuito.

   Estes valores de capacitância e resistência são impraticáveis ​​na vida real, então você precisa para escalar esses valores para que eles estejam mais realista. Vá em frente e escalá-los, multiplicando o numerador eo denominador de T_LPF(s) Por uma série k = 10⁶:

   

   Estes novos valores de capacitância e resistência são mais realistas. A figura mostra os valores finais do projeto low-pass, onde hoje C₁ = C_1New e R₁ = R_1New. Em geral, você tem os novos valores em escala dada como C_1New = C_velho/k e R_novo= kR_velho.

3. Projetar o filtro passa-alto T_HPF(s).

   reescrevendo T_HPF(s) Para mostrar as impedâncias de condensadores e resistências produz as seguintes equações, onde C₂ = 1 F (antes da escala) e R₂ = 1 / (2 # 112- # 32- # 8729- # 32-80) # 937- (antes da escala):

   

   Multiplicar T_HPF(s) Da seguinte maneira para escalar os valores de resistência e capacitância:

   

   A figura mostra os valores finais do projeto passa-alta, onde hoje C₂ = C_2New e R₂ = R_2New.

4. Finalizar o projeto do filtro band-stop.

   Você somar as saídas de filtro para obter o filtro rejeita-faixa usando uma inversão soma amplificador operacional (op amp). Com resistores de alto valor de 100 k # 87- # 44--lo a evitar efeitos carregamento dos filtros passa-alta e passa-baixa. Você pode ver o que o circuito final se parece com a figura a seguir.

   Note que os altos valores de resistores em um circuito de op-amp reduzir a precisão de um modelo de op-amp ideal. No entanto, valores de resistência mais baixos podem envolver efeitos de carregamento indesejados. Você pode precisar adicionar seguidores de tensão op-amp para reduzir estes efeitos de carregamento. Os seguidores de tensão adicional aumentar a complexidade e o custo do circuito.