Splošno načelo konstrukcije pasivnih LC-filtrov (LPF in HPF)
Kadar je treba v tokokrogu zatreti izmenične tokove z določenim frekvenčnim spektrom, a hkrati učinkovito prepuščati tokove s frekvencami nad ali pod tem spektrom, je lahko uporaben pasivni LC filter na reaktivnih elementih - nizkopasovni filter na nizkopasovni filter (po potrebi učinkovit prehod nihanj s frekvenco pod nastavljeno) ali visokofrekvenčni filter HPF (po potrebi učinkovit prehod nihanj s frekvenco, višjo od nastavljene).
Načelo konstrukcije teh filtrov temelji na lastnostih induktorjev in kondenzatorjev, da se v izmeničnih tokokrogih obnašajo drugače.
Dobro je znano, da induktivni upor tuljave je neposredno sorazmeren s frekvenco toka, ki teče skozi tuljavo, zato je večja kot je frekvenca toka, ki teče skozi tuljavo, večja reaktivnost prikazuje ta tok, torej bolj upočasnjuje izmenične tokove na višjih frekvencah in lažje prepušča tokove na nižjih frekvencah.
Kondenzator — nasprotno, večja kot je frekvenca toka, lažje ta izmenični tok prodira skozenj, in nižja kot je frekvenca toka, večja ovira za tok je ta kondenzator. Shematsko so nizkopasovni in visokoprepustni filtri v obliki črke L, v obliki črke T in v obliki črke U (multi-junction).
LC filter v obliki črke L
Filter v obliki črke L je elementarni elektronski filter, sestavljen iz tuljave induktivnosti L in kondenzatorja kapacitivnosti C. Frekvenčni odziv takega vezja je odvisen od vrstnega reda povezave dveh elementov (L in C) glede na točko, kjer je uporabi se filtriran signal in na vrednosti L in C ...
V praksi so vrednosti L in C izbrane tako, da je njihova reaktanca v delovnem frekvenčnem območju približno 100-krat manjša od upora obremenitve, da se znatno zmanjša manevrski učinek slednjega na frekvenčni odziv filtra. .
Frekvenca, pri kateri amplituda signala, uporabljenega za filter, pade na 0,7 prvotne vrednosti, se imenuje mejna frekvenca. Idealen filter ima strmo navpično deformacijo.
Torej, odvisno od zaporedja povezave induktorja L in kondenzatorja C glede na vir signala in nevtralno vodilo, dobite visokoprepustni filter - HPF ali nizkoprepustni filter - LPF.
Pravzaprav so ti tokokrogi delilniki napetosti, v krakih delilnika pa so nameščeni reaktivni elementi, katerih odpornost na izmenični tok je odvisna od frekvence.
Tukaj lahko enostavno izračunate padec napetosti v vsakem od elementov filtra, pri čemer upoštevate, da mora biti na mejni frekvenci padec napetosti na izhodu filtra enak 0,7 amplitude vhodne napetosti.To pomeni, da mora biti razmerje med reagenti 0,3 / 0,7 - na podlagi tega razmerja se izračuna separator, ki sestavlja filter.
Ko je bremensko vezje odprto, pri nizkopasovnih filtrih, ko frekvenca vhodnega signala preseže resonančno frekvenco LC-vezja filtra, začne amplituda izhoda močno padati. Pri visokofrekvenčnih filtrih, ko frekvenca vhodnega signala pade pod resonančno frekvenco LC kroga filtra, začne padati tudi amplituda izhoda. V praksi se LC filtri ne uporabljajo kot taki brez obremenitve.
LC filter v obliki črke T
Za oslabitev ranžirnega učinka filtra na občutljivih tokokrogih, povezanih za njim, se uporabljajo filtri v obliki črke T. Tu je L-povezavi dodan dodatni reaktivni element na strani njegovega izhoda.
Praktično izračunano kapaciteto oziroma induktivnost za LC filter v obliki črke L nadomestimo z zaporedno vezavo para enakih elementov tako, da je njun skupni upor enak izračunanemu elementu, ki ga nadomesti ta par (postavijo dve polovici induktivnosti oz. dva kondenzatorja, ki imata dvakrat večjo kapaciteto).
LC filter v obliki črke U
Z dodajanjem dodatnega elementa na povezavo v obliki črke L, vendar ne zadaj, temveč spredaj, dobimo filter v obliki črke U. To vezje bolj vpliva na vhodni vir. Tu je dodan element polovica izračunane kapacitivnosti za L-povezavo (ki je preprosto razdeljena na dva kapacitivna elementa) ali dvakratna vrednost induktivnosti, ki je zdaj pridobljena z vzporedno povezavo dveh tuljav.
Več kot je povezav v filtru, bolj natančno bo filtriranje.Posledično bo imela največja amplituda obremenitve frekvenco, ki bo za ta filter najbližja njegovi resonančni frekvenci (pogoj je, da je induktivna komponenta povezave enaka tej frekvenci njene kapacitivne komponente), ostalo spekter bo potlačen.
Uporaba večnivojskih filtrov omogoča zelo natančno ločitev signala želene frekvence od šumnega signala. Tudi če je amplituda na mejni frekvenci razmeroma majhna, bo preostali del območja zadušil splošni učinek filtrirnih pip.