Entwerfen eines Filters, um einen bestimmten Frequenzgang zu erreichen

Ich versuche, eine Schaltung zu entwerfen, die ein analoges Signal filtert und verstärkt. Ziel ist es, den Frequenzgang in der Abbildung unten zu erreichen.

Ich hatte vor, einen aktiven Tiefpassfilter zweiter Ordnung mit einer Verstärkung von 24 (A1) und einen aktiven Hochpassfilter zweiter Ordnung mit einer Verstärkung von 2 (A2) zu verwenden. Mein Professor hat mir jedoch kürzlich eine Rückmeldung zu meinem vorgeschlagenen Filterdesign gegeben, in der es einfach hieß: "Das wird nicht funktionieren".

Ich verstehe, dass diese Grafik in einer anderen Frage aufgetaucht ist, aber ich konnte nicht verstehen, was gefragt wurde, also werde ich einfach meine Fragen auflisten.

1) Warum würde mein vorgeschlagenes Filterdesign nicht den erforderlichen Frequenzgang erreichen?

2) Welche anderen Schaltungen könnten diesen Frequenzgang erzeugen?

Hinweis: Ich habe mir Summierverstärker angesehen, bin mir aber nicht sicher, wie Sie HPF und LPF trennen könnten, um die Verstärkungen an A1 und A2 anzupassen, ohne dass das Signal den Filter umgeht, der es blockiert, da die Eingangszweige des Summierverstärkers parallel wären.

Die einzige Einschränkung ist, dass wir keine digitale Elektronik verwenden können.

Sind Sie sicher, dass Sie genau diese Form erreichen müssen (was beim analogen Filtern fast unmöglich ist), oder sollten Sie eher Verstärkung haben? A 1 im Durchlassbereich und Verstärkung ≤ A 2 im Stoppband? In diesem Fall würde ein einfacher Tiefpassfilter ausreichen. Es wäre eine andere Interpretation der Figur als Sie – aber es scheint praktischer für eine Designübung zu sein, besonders wenn Sie nur eine durchgehende Linie erhalten; Normalerweise markiert ein Ingenieur bei der Spezifikation eines Filters die Pass- und Stoppbänder mit ihren jeweiligen Verstärkungen / Dämpfungen und achtet darauf, nichts über die ...
… Zwischenräume, damit ein Filterdesigner die Freiheit hätte, dort Übergangsbänder zu platzieren, wodurch die Arbeit des Designers erfüllt werden kann. Handelt es sich dagegen um eine Spektralmaske , also um die maximal erlaubte Verstärkung bei einer Frequenz, ergibt das Diagramm einen Sinn und man erhält am Ende einen einfachen Tiefpass.

Antworten (3)

  • Filter 1. Ordnung ist 6dB/Oktave oder 20dB/Dekade
  • 2. Ordnung ist 2x oben usw. für 3x
  • Breakpoint ist definiert durch -3dB oder 0,707 Ratio (rt2)
  • 1/2 = 50 % Verhältnis ist, wenn X(f) = R in einem Filter 1. Ordnung.

Werte definieren (SPECS) 1. NB Beachten Sie dies für alle Designs

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

(logarithmische Skalen lesen lernen)

Design-Spezifikationen

  • A1 (< f1) = 20
  • f1 = 400Hz
  • A2 (> f2) = 5

  • f2 = 5kHz

  • Steilheit (dB/Okt oder dB/Dekade oder 10:1 pro Dekade pro Ordnung) ~ 1. Ordnung

  • fast 1. Ordnung, aber nicht ganz. (< 1)
  • Steigung 1. Ordnung wäre A2=2 @ 4kHz statt 5 @ 5kHz
    • Die Form ist ein LPF, gefolgt von einem höheren HPF, also 2 R-Verhältnis für A1 bei f2 mit Unterbrechungspunkten bei f1, f2 mit äquivalentem RC
    • Also zwei Filter 1. Ordnung, ein LPF und ein HPF, WELCHE Ordnung? spielt es eine Rolle? ja, da es eine DC-Verstärkung hat.

1 = Sobald der Tiefpassfilter bestimmte Frequenzen "getötet" hat, kann der Hochpassfilter sie nicht "wieder zum Leben erwecken" (der Hochpassfilter hat eine konstante Verstärkung für bestimmte Frequenzen, sagen wir die höher als fh, aber der Tiefpass hat immer zugenommen - zumindest theoretisch - Dämpfung für diese Frequenzen, also gewinnt der Tiefpassfilter).

2- Der gezeigte Frequenzgang wird leicht mit einem Pol bei der Frequenz fl und einer Null bei der Frequenz fh erhalten

Was Sie suchen, wird als Shelving-Filter bezeichnet .

Dies sind die Topologien und Entwurfsgleichungen, die Sie für eine analoge Implementierung davon verwenden können:

Invertieren

Nicht invertiert

Quelle .

Entwerfen eines Filters, um einen bestimmten Frequenzgang zu erreichen
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v