Filtre Notch [PDF]

Zitiervorschau

Filtrele Notch sunt o formă extrem de selectivă, înalt-Q, a filtrului band-stop, care poate fi utilizat pentru a rejecta o bandă de frecvențe unică sau foarte mică, mai degrabă decât o lățime de bandă întreagă de frecvențe diferite. De exemplu, poate fi necesar pentru a rejecta sau atenua o anumită frecvență care generează zgomot electric (cum ar fi mains hum - brum de rețea), care a fost indus într-un circuit de la sarcini inductive, cum ar fi motoarele sau balastul iluminatului, sau eliminarea armonicilor etc.

Filtrele Notch, din proiectare, au o bandă-stop foarte îngustă și foarte adâncă în jurul frecvenței lor centrale, lățimea crestăturii fiind descrisă prin selectivitatea Q-ului său, exact în același mod ca vârfurile frecvenței de rezonanță în circuitele RLC.

Schema de bază a filtrului Notch dublu-T

Configurația superioară a formei T din rezistoarele 2R și condensatorul 2C formează secțiunea de filtru trece-jos a schemei, în timp ce configurația inferioară a formei T din condensatoarele C și rezistorul R formează secțiunea filtrului trece-sus. Frecvența la care această schemă de filtru notch twin-T oferă o atenuare maximă se numește "notch frequency", ƒN și este dată de:

Ecuația filtrului Notch dublu-T

Fiind o rețea RC pasivă, unul dintre dezavantajele acestei scheme de filtru notch twin-T este acela că valoarea maximă a ieșirii (Vout) sub frecvența crestăturii este, în general, mai mică decât valoarea maximă a ieșirii deasupra frecvenței crestăturii, datorată în parte celor două rezistențe în serie (2R) din secțiunea filtrului low-pass, având pierderi mai mari decât reactanțele celor două condensatoare serie (C) din secțiunea high-pass.

Putem îmbunătăți acest lucru făcând filtrul cu crestătură mai selectiv cu aplicarea feedback-ului pozitiv conectat la centrul celor două brațe de referință. În loc de a conecta joncțiunea R și 2C la masă, (0 V), conectați-o la pinul central al unei rețele divizor de tensiune alimentată de la semnalul de ieșire, valoarea de reacție a semnalului, stabilită de raportul divizorului de tensiune, determină valoarea lui Q, care, la rândul său, determină, într-o oarecare măsură, adâncimea crestăturii. 

Filtru Notch dublu-T cu un singur op-amp

Aici, ieșirea din secțiunea filtrului notch dublu-T este izolată de separatorul de divizorul de tensiune printr-un singur tampon de op-amp neinversor. Ieșirea de la divizorul de tensiune este trimisă înapoi la punctul "de masă" al lui R și 2C. Cantitatea de reacție a semnalului, cunoscută sub numele de fracția de reacție k, este stabilită de raportul rezistoarelor și este dată de: 

Valoarea Q este determinată de raportul rezistențelor R3 și R4, dar dacă vrem să facem Q reglabil pe deplin, am putea înlocui aceste două rezistoare de feedback cu un singur potențiometru și introduceți-l într-un alt buffer op-amp pentru creșterea câștigului negativ. De asemenea, pentru a obține adâncimea maximă a crestăturii la frecvența dată, rezistențele R3 și R4 pot fi eliminate și joncțiunea R cu 2C conectată direct la ieșire.

Schema filtrului Notch