Menurut definisi, filter lolos rendah adalah sirkuit yang menawarkan jalur mudah ke sinyal frekuensi rendah dan jalur sulit ke sinyal frekuensi tinggi. Ada dua jenis rangkaian dasar yang mampu mencapai tujuan ini, dan banyak variasinya masing-masing:Filter arus-rendah induktif dalam (Gambar di bawah) dan filter arus-rendah kapasitif dalam (Gambar juga di bawah).
Filter tingkat rendah induktif
Impedansi induktor meningkat dengan meningkatnya frekuensi. Impedansi tinggi secara seri ini cenderung menghalangi sinyal frekuensi tinggi untuk sampai ke beban. Hal ini dapat ditunjukkan dengan analisis SPICE:(Gambar di bawah)
filter lowpass induktif v1 1 0 ac 1 dosa l1 1 2 3 rload 2 0 1k .ac lin 20 1 200 .plot ac v(2) .akhir
Respons filter lolos-rendah induktif menurun seiring dengan meningkatnya frekuensi.
Filter low-pass kapasitif
Impedansi kapasitor berkurang dengan meningkatnya frekuensi. Impedansi rendah ini secara paralel dengan resistansi beban cenderung membuat pendek sinyal frekuensi tinggi, menjatuhkan sebagian besar tegangan pada resistor seri R1 . (Gambar di bawah)
Respons filter lolos-rendah kapasitif menurun seiring dengan meningkatnya frekuensi.
Filter low-pass induktif adalah puncak kesederhanaan, dengan hanya satu komponen yang terdiri dari filter. Versi kapasitif dari filter ini tidak terlalu rumit, hanya dengan resistor dan kapasitor yang dibutuhkan untuk pengoperasiannya.
Namun, meskipun kompleksitasnya meningkat, desain filter kapasitif umumnya lebih disukai daripada induktif karena kapasitor cenderung menjadi komponen reaktif yang "lebih murni" daripada induktor dan oleh karena itu perilakunya lebih dapat diprediksi. Yang saya maksud dengan "murni" adalah kapasitor menunjukkan sedikit efek resistif daripada induktor, sehingga hampir 100% reaktif.
Induktor, di sisi lain, biasanya menunjukkan efek disipatif (seperti resistor) yang signifikan, baik dalam panjang kawat yang digunakan untuk membuatnya, dan dalam kerugian magnetik bahan inti.
Kapasitor juga cenderung kurang berpartisipasi dalam efek "penggabungan" dengan komponen lain (menghasilkan dan/atau menerima interferensi dari komponen lain melalui medan listrik atau magnet bersama) daripada induktor, dan lebih murah.
Namun, filter low-pass induktif sering lebih disukai dalam catu daya AC-DC untuk menyaring bentuk gelombang "riak" AC yang dibuat saat AC diubah (diperbaiki) menjadi DC, hanya melewatkan komponen DC murni.
Alasan utama untuk ini adalah persyaratan resistansi filter yang rendah untuk output catu daya semacam itu. Filter low-pass kapasitif memerlukan resistansi ekstra secara seri dengan sumbernya, sedangkan filter low-pass induktif tidak.
Dalam desain sirkuit arus tinggi seperti catu daya DC di mana resistansi seri tambahan tidak diinginkan, filter arus rendah induktif adalah pilihan desain yang lebih baik.
Di sisi lain, jika bobot rendah dan ukuran yang ringkas merupakan prioritas yang lebih tinggi daripada resistansi suplai internal yang rendah dalam desain catu daya, filter low-pass kapasitif mungkin lebih masuk akal.
Semua filter lolos rendah diberi peringkat pada frekuensi batas tertentu . Artinya, frekuensi di atas mana tegangan output turun di bawah 70,7% dari tegangan input. Persentase batas 70,7 ini sebenarnya tidak sembarangan, meskipun sekilas terlihat begitu.
Dalam filter low-pass kapasitif/resistif sederhana, ini adalah frekuensi di mana reaktansi kapasitif dalam ohm sama dengan resistansi dalam ohm. Dalam filter low-pass kapasitif sederhana (satu resistor, satu kapasitor), frekuensi cutoff diberikan sebagai:
Dengan memasukkan nilai R dan C dari simulasi SPICE terakhir ke dalam rumus ini, kita sampai pada frekuensi cutoff 45,473 Hz. Namun, ketika kita melihat plot yang dihasilkan oleh simulasi SPICE, kita melihat tegangan beban jauh di bawah 70,7% dari tegangan sumber (1 volt) bahkan pada frekuensi serendah 30 Hz, di bawah titik potong yang dihitung.
Apa yang salah? Masalahnya di sini adalah bahwa resistansi beban 1 kΩ memengaruhi respons frekuensi filter, membuatnya menyimpang dari apa yang dikatakan rumus kepada kita. Tanpa hambatan beban itu, SPICE menghasilkan plot Bode yang jumlahnya lebih masuk akal:(Gambar di bawah)
Untuk filter low-pass kapasitif dengan R =500 dan C =7 F, Outputnya harus 70,7% pada 45,473 Hz.
fcutoff =1/(2πRC) =1/(2π(500 )(7 F)) =45,473 Hz
Saat menangani rangkaian filter, selalu penting untuk dicatat bahwa respons filter bergantung pada nilai komponen filter dan impedansi beban. Jika persamaan frekuensi cutoff gagal mempertimbangkan impedansi beban, persamaan tersebut mengasumsikan tidak ada beban dan akan gagal memberikan hasil yang akurat untuk filter kehidupan nyata yang menghantarkan daya ke beban.
Salah satu penerapan prinsip filter lolos-rendah kapasitif yang sering adalah dalam desain sirkuit yang memiliki komponen atau bagian yang sensitif terhadap "suara" listrik. Seperti disebutkan di awal bab terakhir, terkadang sinyal AC dapat "berpasangan" dari satu sirkuit ke sirkuit lain melalui kapasitansi (Cnyasar ) dan/atau induktansi timbal balik (Mnyasar ) antara dua set konduktor.
Contoh utama dari hal ini adalah sinyal AC yang tidak diinginkan (“noise”) menjadi terkesan pada saluran listrik DC yang memasok sirkuit sensitif:(Gambar di bawah)
Kebisingan digabungkan dengan kapasitansi nyasar dan induktansi timbal balik menjadi daya DC "bersih".
Pengukur osiloskop di sebelah kiri menunjukkan daya "bersih" dari sumber tegangan DC. Namun, setelah digabungkan dengan sumber kebisingan AC melalui induktansi timbal balik nyasar dan kapasitansi nyasar, tegangan yang diukur pada terminal beban sekarang merupakan campuran AC dan DC, AC menjadi tidak diinginkan.
Biasanya, orang akan mengharapkan Ememuat persis sama dengan Esumber , karena konduktor tak terputus yang menghubungkannya harus membuat dua set titik sama secara elektrik. Namun, impedansi konduktor daya memungkinkan kedua tegangan berbeda, yang berarti besarnya kebisingan dapat bervariasi pada titik yang berbeda dalam sistem DC.
Jika kita ingin mencegah “noise” tersebut mencapai beban DC, yang perlu kita lakukan hanyalah menghubungkan filter low-pass di dekat beban untuk memblokir sinyal yang digabungkan. Dalam bentuknya yang paling sederhana, ini tidak lebih dari sebuah kapasitor yang terhubung langsung melintasi terminal daya beban, kapasitor berperilaku sebagai impedansi yang sangat rendah terhadap kebisingan AC, dan korslet.
Kapasitor semacam itu disebut kapasitor decoupling :(Gambar di bawah)
Decoupling kapasitor, diterapkan ke beban, menyaring kebisingan dari catu daya DC.
Pandangan sepintas ke papan sirkuit cetak (PCB) yang ramai biasanya akan mengungkapkan kapasitor decoupling yang tersebar di seluruh, biasanya terletak sedekat mungkin dengan beban DC yang sensitif.
Ukuran kapasitor biasanya 0,1 F atau lebih, jumlah minimum kapasitansi yang dibutuhkan untuk menghasilkan impedansi yang cukup rendah untuk mengurangi kebisingan. Kapasitansi yang lebih besar akan melakukan pekerjaan yang lebih baik dalam menyaring kebisingan, tetapi ukuran dan ekonomi membatasi kapasitor decoupling ke nilai yang kecil.
TINJAUAN:
LEMBAR KERJA TERKAIT:
Teknologi Industri
Umumnya, filter adalah proses atau perangkat yang menghilangkan fitur/komponen yang tidak perlu dari sinyal frekuensi selama pemrosesan sinyal. Mereka umum dalam grafik komputer, pemrosesan gambar, sistem kontrol, radar, telekomunikasi, dll. Terlebih lagi, ada berbagai jenis filter yang akan kita pe
Para ahli sepakat bahwa penyebab nomor satu kegagalan sistem hidraulik adalah kontaminasi. Filter hidraulik membantu menjebak kontaminasi sebelum dapat menuju ke hilir dalam sistem, tetapi filter yang diabaikan bisa lebih buruk daripada tidak memiliki filter sama sekali. Filter yang tersumbat tidak
Filtrasi vakum adalah metode pemisahan yang digunakan untuk menghilangkan padatan dari cairan. Umumnya padatan dilarutkan dalam larutan. Solusinya bisa tak jenuh, jenuh, atau lewat jenuh — perbedaannya adalah konsentrasi padatan dalam cairan. Filter digunakan untuk memisahkan padatan dari cairan, da
Bilik semprot adalah lingkungan tertutup yang dibangun untuk tujuan khusus mengaplikasikan cat semprot, biasanya untuk kendaraan bermotor. Bilik semprotan disegel untuk mencegah debu dan partikel lain mencemari udara di dalamnya. Partikel-partikel ini akan mempengaruhi hasil akhir cat. Udara bersih
