Cómo diseñar un filtro de banda eliminada para reducir el ruido en la línea

Es posible que necesite saber cómo construir filtros de banda eliminada para rechazar el ruido de línea. En su equipo estéreo o sistema de entretenimiento, tiene sonidos únicos que vienen de su música favorita o películas. Los efectos especiales de audio, diferentes voces, y diversos instrumentos se sintetizan para formar una amplia gama de frecuencias. Selecciona, rechazar o potenciar los graves, agudos y frecuencias medias mediante el uso de un ecualizador que consta de muchos filtros diferentes.

Sin embargo, a veces, un ecualizador puede no ser capaz de deshacerse del ruido no deseado.

Supongamos que el cine local acaba de instalar un nuevo sistema de audio. Por desgracia, un molesto zumbido de 60 Hz es conseguir a través del sistema de altavoces. Sin degradar la calidad de voz, se puede aplicar un filtro de banda eliminada (o banda-filtro de rechazo) para deshacerse de la señal de 60 hertzios.

La siguiente función de transferencia, que se refiere las señales de salida y de entrada, le da el filtro elimina banda:

T(s) Está centrada a 60 hertzios, con una frecuencia de corte inferior de 40 hertz y una frecuencia de corte superior de 80 hertz, el rechazo de frecuencias entre 40 y 80 hertz antes de que vayan al sistema de altavoces.

Darse cuenta T(s), El diseño de un filtro utilizando resistencias, condensadores, y un amplificador operacional para deshacerse de la señal de 60 hertzios. Sigue estos pasos:

Descompostura T(s) En funciones de transferencia más simples y reconocibles.
La función de transferencia dada ya está escrito como la suma de dos funciones de transferencia más simples, para que pueda identificar el filtro de paso bajo T_LPF(s) Y el filtro de paso alto T_HPF(s) como sigue:
T_LPF(s) Pasa las señales por debajo de 40 hertz y rechaza las frecuencias por encima de 40 hertz, y T_HPF(s) Pasa las señales por encima de 80 hertz y rechaza las frecuencias por debajo de 80 hertzios. Las salidas de filtro se suman, el rechazo de frecuencias entre 40 Hz y 80 hercios mientras pasa las señales fuera de esta gama de frecuencias.
Diseñar el filtro de paso bajo T_LPF(s).
Para empezar, la reescritura T_LPF(s) Usando impedancias de resistencias y condensadores descritos en el dominio de Laplace:
La impedancia de un condensador es Z₂(s) = 1 / (Carolina del Sur₁) = 1 /s con do₁ = 1 F, y la impedancia de una resistencia es Z₁(s) = R₁ = 1 / (2p ∙ 40) W (nota que una resistencia no es dependiente de la frecuencia - los asociados de la resistencia con un valor constante).
La ecuación tiene la forma de una ecuación de divisor, que describe la relación entre la variable de salida deseada y la señal de entrada como una relación de la impedancia de salida a la impedancia total de un circuito.
Estos valores de capacitancia y resistencia no son prácticos en la vida real, por lo que necesita para escalar estos valores para que sean más realistas. Seguir adelante y ampliar su escala multiplicando el numerador y el denominador de T_LPF(s) Por un número k = 10⁶:
Estos nuevos valores de capacitancia y resistencia son más realistas. La figura muestra los valores finales del diseño de paso bajo, donde ahora do₁ = do_1New y R₁ = R_1New. En general, usted tiene los nuevos valores escalados dan como do_1New = do_antiguo/k y R_nuevo = kR_antiguo.
Diseñar el filtro de paso alto T_HPF(s).
reescribiendo T_MARIDO_PF(s) Para mostrar las impedancias de resistencias y condensadores producen las siguientes ecuaciones, donde do₂ = 1 F (antes del escalado) y R₂ = 1 / (2p ∙ 80) Ω (antes del escalado):
Multiplicar T_HPF(s) Como sigue para escalar los valores de resistencia y de capacitancia:
La figura muestra los valores finales del diseño de paso alto, donde ahora do₂ = do_2New y R₂ = R_2New.
Finalizar el diseño del filtro de banda eliminada.
Realizar la suma de las salidas del filtro para obtener el filtro de banda eliminada mediante el uso de un inversor sumando amplificador operacional (op amp). Con resistencias de alto valor de 100 kW, se impide que los efectos de carga de los filtros de paso alto y de paso bajo. Se puede ver lo que el circuito final se ve como en la siguiente figura.
Tenga en cuenta que los altos valores de las resistencias en un circuito amplificador operacional reducir la precisión de un modelo de amplificador operacional ideal. Sin embargo, los valores de resistencia más bajos pueden implicar efectos de carga no deseadas. Es posible que tenga que añadir seguidores de voltaje del amplificador operacional para reducir estos efectos de carga. Los seguidores de tensión adicionales aumentan la complejidad y el coste del circuito.