Erinevus lehekülje "RC-filter" redaktsioonide vahel

Eemaldatud 180 baiti ,  2 aasta eest
P
pisitoimetamine using AWB
P (parandasin skripti abil kriipsud)
P (pisitoimetamine using AWB)
'''RC-filter''' (ingl k ''resistor-capacitor filter'') on elektriline [[sagedusfilter]], mis on koostatud sobivast [[Takisti|takistitetakisti]]te ja [[Kondensaator|kondensaatoritekondensaator]]ite asetusest ning on disainitud muutma, kujundama või välja jätma kõik soovimatud mingi elektrilise signaali sagedused ja edastama ainult valitud signaale. Teisisõnu filtreerib see'' ''välja kõik soovimatud sagedused. Ideaalne filter eraldab ning edastab sinusoidseid sisendsignaale nende sageduste põhjal.
 
Madalsageduslikes rakendustes (kuni 100  kHz) kasutatakse peamiselt lihtsaid RC-ahelaid. RC-filter kuulub passiivfiltrite hulka. Passiivfiltrid on filtrid mis koostatakse passiivsetest komponentidest, nagu näiteks takisti, kondensaator ja [[Induktiivpool|induktiivpool]], ning neil puuduvad signaali võimendavad elemendid (näiteks [[Transistor|transistor]], [[Operatsioonvõimendi|operatsioonvõimendi]]). Seetõttu on passiivfiltreid läbivad signaalid väljundis alati väiksema amplituudiga kui sisendis.
 
Filtritele pannakse nimetus vastavalt sellele, millist signaalivahemikku need edastada lasevad, samal ajal blokeerides ülejäänud. Kõige sagedamini kasutatavad kolm filtrite tüüpi on:
 
== Reaalsed filtrid ==
[[Pilt:Butterworth response.svg|frame|right|Joonis 1. Reaalse RC-madalpääsfiltri töökõver.]]
 
Reaalse filtri puhul ei ole signaali amplituud pärast mahalõikesagedust kohe nullilähedane, vaid hakkab lineaarselt vähenema. Sellepärast ei ole mahalõikesagedus defineeritud ka punktist, kust signaali amplituud hakkab vähenema, vaid hoopis sagedusest, kus kondensaatori [[Mahtuvustakistus|mahtuvustakistus]] ja takisti takistus on võrdsed. Kui see juhtub, siis väljundisse jõudva signaali amplituud on 70,7% (1/√2) sisendsignaali omast. Teisisõnu on väljundisse jõudev signaal sisendsignaalist [[Detsibell|detsibellidedetsibell]]ide skaalas −3  dB. Kuna skeem sisaldab kondensaatorit, on reaalse filtri puhul ka väike hilistus sisendi ja väljundi vahel, mis on põhjustatud [[Näivtakistus|näivtakistusestnäivtakistus]]est. Seda näitab faasinurk ''φ'', suuremate sageduste puhul avaldab hilistus rohkem mõju. Kui kondensaatori [[Näivtakistus|impedants]] käituks sedasi, et teatud sagedusest suuremate sageduste korral on see lõpmatu suur ja väiksemate sageduste korral on impedants 0 [[Oom|oomioom]]i lähedal, oleks ideaalsed filtrid võimalikud. Tegelikult on kondensaatori impedants näidatud aga valemiga
:<math>\ Z_C = \frac{1}{j\omega C}</math>,
kus ''Z''<sub>''c''</sub> on oomides, oomega on nurksagedus [[Radiaan|radiaanidesradiaan]]ides, ''C'' on [[farad|faradites]]ites ja ''j'' on [[Kompleksarv|kompleksarv]]. Üleval oleva valemi põhjal saadakse paremal oleval graafikul näidatud RC-sagedusfiltri töökõver.
 
 
 
 
 
== Madalpääsfilter ==
[[Pilt:RC Divider.svg|frame|right|Joonis 2. RC-madalpääsfiltri skeem.]]
 
Definitsiooni järgi on madalpääsfilter skeem, mis võimaldab väikeste sageduste ja takistab suurte sageduste läbipääsu. RC-madalpääsfilter koosneb takistist, millega koormus on jadamisi, ja kondensaatorist, mis on koormusega rööbiti. Kondensaatoril on [[reaktiivtakistus]], mis blokeerib madala sagedusega signaalid, sundides neid liikuma läbi koormuse. Suurematel sagedustel kondensaatori mahtuvustakistus väheneb ja kondensaator hakkab käituma parema juhina, lühistades nii suurema sagedusega signaalid. Takistuse ja mahtuvuse kombinatsioon annab filtri [[ajakonstant#Time constants in electrical circuits|ajakonstandi]]<ref>{{cite book
| year = 1991
| isbn = 0-03-051648-X
}}</ref> <math>\tau = R C</math>. Mahalõikesageduse ([[Herts|hertsidesherts]]ides) määrab ära seesama ajakonstant:
:<math>
f_\mathrm{c} = {1 \over 2 \pi \tau } = {1 \over 2 \pi R C}
</math>,
kus ''f''<sub>''c''</sub> on Hertsides, ''τ'' on [[Sekund|sekunditessekund]]ites, ''R'' on oomides, ja ''C'' on faradites.
 
Või võrdväärselt (ühikutes radiaane sekundis):
 
== Kõrgpääsfilter ==
[[Pilt:High pass filter.svg|frame|right|Joonis 3. RC-kõrgpääsfiltri skeem.]]
Kõrgpääsfilter toimib madalpääsufiltrile täpselt vastupidi: see pakub suurte sagedustega signaalidele kerget läbipääsu ja teeb madalate sagedustega signaalide läbipääsu raskeks. RC-kõrgpääsfilter koosneb kondensaatorist, millega koormus on jadamisi, ja takistist, mis on koormusega rööbiti. Tööpõhimõte on väga sarnane madalpääsfiltriga (mahalõikesageduse arvutamise valem on mõlemal filtril täpselt sama). Erinevus seisneb selles, et madalpääsfiltri puhul on kondensaator koormusega rööbiti ja madalatel sagedustel on kondensaatori takistus suur, mis surub signaali väljundisse. Nüüd on kondensaator jadamisi signaali teel ees ja kuna kondensaatori takistus on pöördvõrdeline sagedusega, ei pääse signaal sealt läbi. Mõlemast filtri võib mõelda ka kui [[Pingejagur|pingejaguristpingejagur]]ist, kus kondensaatorit saab käsitleda kui tavalist muudetava takistusega takistit ([[Potentsiomeeter|potentsiomeetrit]]). Antud võrdlusega on võimalik uurida, kuidas muutub väljundpinge erinevate takistuste suhete korral.
 
== Ribapääsfilter ==
Teatud rakendustes on vaja, et läbi pääseks ainult kindlas sageduste vahemikus asuvad signaalid ja muude sagedustega signaalid summutatakse ära. Selliseid (ribapääs)filtreid saab madalpääsfiltreid ja kõrgpääsfiltreid omavahel kombineerides. RC-ribapääsfilter on kooslus madalpääsfiltrist ja kõrgpääsfiltrist, kus madalpääsfilter eraldab soovitud vahemikust kõrgemad sagedused ja kõrgpääsfilter eraldab soovitud vahemikust madalamad sagedused. Tänu nende kahe filtri koostööle jääb alles soovitud sagedusvahemik. Kuna kondensaatorite impedants on sagedusest sõltuv, siis nagu kõrval olevalt graafikult näha, ei ole ka siin mahalõikesagedus defineeritud punktist, kust signaali amplituud muutuma hakkab. See on hoopis defineeritud selle punkti järgi, kus väljundisse sattuva signaali amplituud on −3 &nbsp;dB sisendisse tulevast signaalist. Probleem selliste ribapääsfiltrite lahendustega on see, et signaal peab alati läbima kahte filtrit ja need koos nõrgestavad signaali amplituudi rohkem kui ainult üks filter.
 
== Rakendused ==
=== Heli ===
Kõrgpääsfiltreid kasutatakse helitehnikas, kus muusikast eraldatakse välja kõrged sagedused ja suunatakse saadud heli kõrgsageduskõlarisse, samal ajal summutades madalaid sagedusi, mis võivad kõlarile kahju teha. Madalpääsfiltriga tehakse täpselt vastupidist: summutatakse suured sagedused ja madalad sagedused edastatakse bassikõlarile. Ribapääsfiltreid rakendatakse kesksageduskõlarite tarvis. Kuna inimene ei kuule helisid madalamalt kui 20 &nbsp;Hz, filtreeritakse võimenditesse minevast muusikast välja väiksemad sagedused. Seda põhimõtet rakendatakse ka sageduste puhul, mis on suuremad kui 20 &nbsp;kHz. Kõrgpääsfiltrit kasutatakse ka [[Alalisvool|alalisvoolualalisvool]]u (sagedus 0 &nbsp;Hz) eraldamiseks signaalist, mis võib vähendada võimendi kasutegurit ja genereerida üleliigset sooja kõlari mähises.
 
=== Pilditöötlus ===
 
=== Muud rakendused ===
Alalisvoolu toiteplokkides kasutatakse madalpääsfiltreid selleks, et eraldada alalisvoolust [[Vahelduvvool|vahelduvvool]].
 
== Viited ==
*[http://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_3.html Electronics tutorials – High-pass filters]
 
[[Kategooria:Elektrotehnika]]
{{Elektriahelad}}
 
[[Kategooria:Elektrotehnika]]
75 976

muudatust