חדשות - תכונות של מסנן מעביר פס

מסנני פס פסיבייםניתן ליצור זאת על ידי חיבור מסנן מעביר נמוכים עם מסנן מעביר גבוהים

מסנן מעביר פס פסיבי יכול לשמש לבידוד או לסינון תדרים מסוימים הנמצאים בתוך פס או טווח תדרים מסוים. תדר החיתוך או נקודת ה-ƒc במסנן פסיבי RC פשוט ניתנת לשליטה מדויקת באמצעות נגד יחיד בטור עם קבל לא מקוטב, ובהתאם לכיוון שבו הם מחוברים, ראינו שמתקבל מסנן מעביר נמוכים או מסנן מעביר גבוהים.

שימוש פשוט אחד עבור סוגים אלה של מסננים פסיביים הוא ביישומי מגברי שמע או מעגלים כגון מסנני קרוסאובר של רמקולים או בקרות צליל של קדם-מגבר. לפעמים יש צורך להעביר רק טווח מסוים של תדרים שאינם מתחילים ב-0 הרץ (DC) או מסתיימים בנקודת תדר גבוהה עליונה כלשהי, אלא נמצאים בטווח או פס תדרים מסוימים, צרים או רחבים.

על ידי חיבור או "שרשור" של מעגל סינון מעביר נמוכים יחיד עם מעגל סינון מעביר גבוהים, נוכל לייצר סוג נוסף של מסנן RC פסיבי שעובר טווח או "פס" נבחר של תדרים שיכולים להיות צרים או רחבים, תוך הנחתה של כל אלו מחוץ לטווח זה. סוג חדש זה של סידור סינון פסיבי מייצר מסנן סלקטיבי תדרים המכונה בדרך כלל מסנן מעביר פס או בקיצור BPF.

בניגוד למסנן מעביר נמוכים (low pass filter) אשר מעביר רק אותות מטווח תדרים נמוך או למסנן מעביר גבוה אשר מעביר אותות מטווח תדרים גבוה יותר, מסנן מעביר פס (band pass filter) מעביר אותות בתוך "פס" או "פיזור" תדרים מסוים מבלי לעוות את אות הקלט או להכניס רעש נוסף. פס תדרים זה יכול להיות בכל רוחב והוא ידוע בכינויו "רוחב פס" של המסנן.

רוחב פס מוגדר בדרך כלל כטווח התדרים הקיים בין שתי נקודות חיתוך תדר מוגדרות (ƒc), הנמצאות ב-3dB מתחת למרכז המקסימלי או לשיא התהודה, תוך הנמכת או החלשת נקודות אחרות מחוץ לשתי נקודות אלו.

אז עבור תדרים נרחבים, נוכל פשוט להגדיר את המונח "רוחב פס", BW כהפרש בין תדר החיתוך הנמוך יותר (ƒcLOWER) לבין תדר החיתוך הגבוה יותר (ƒcHIGHER). במילים אחרות, BW = ƒH – ƒL. ברור שכדי שמסנן פס מעביר יפעל כהלכה, תדר החיתוך של מסנן מעביר הנמוכים חייב להיות גבוה מתדר החיתוך של מסנן מעביר הגבוהים.

מסנן מעביר הפס "האידיאלי" יכול לשמש גם לבידוד או לסינון תדרים מסוימים הנמצאים בתוך פס תדרים מסוים, לדוגמה, ביטול רעשים. מסנני מעביר פס ידועים בדרך כלל כמסננים מסדר שני (דו-קוטביים) מכיוון שיש להם שני רכיבים ריאקטיביים, הקבלים, בתוך תכנון המעגל שלהם. קבל אחד במעגל מעביר הנמוך וקבל נוסף במעגל מעביר הגבוה.

עקומת הבוד או עקומת תגובת התדר שלמעלה מציגה את המאפיינים של מסנן מעביר הפס. כאן האות מוחלש בתדרים נמוכים כאשר הפלט עולה בשיפוע של +20dB/עשור (6dB/אוקטבה) עד שהתדר מגיע לנקודת "החיתוך התחתונה" ƒL. בתדר זה מתח המוצא הוא שוב 1/√2 = 70.7% מערך אות הקלט או -3dB (20*log(VOUT/VIN)) של הקלט.

הפלט ממשיך בהגבר מקסימלי עד שהוא מגיע לנקודת "החיתוך העליונה" ƒH, שם הפלט יורד בקצב של -20dB/עשור (6dB/אוקטבה), מה שמחליש כל אותות בתדר גבוה. נקודת ההגבר המקסימלית של הפלט היא בדרך כלל הממוצע הגיאומטרי של שני הערכים של -3dB בין נקודות החיתוך התחתונות והעליונות ונקראת ערך "תדר המרכז" או "שיא התהודה" ƒr. ערך ממוצע גיאומטרי זה מחושב כ- ƒr² = ƒ(עליון) x ƒ(תחתון).

Aמסנן מעביר פסנחשב למסנן מסדר שני (דו-קוטבי) מכיוון שיש לו "שני" רכיבים ריאקטיביים בתוך מבנה המעגל שלו, אזי זווית הפאזה תהיה כפולה מזו של המסננים מסדר ראשון שנראו קודם לכן, כלומר 180 מעלות. זווית הפאזה של אות המוצא מובילה את זו של הקלט ב-+90 מעלות עד לתדר המרכזי או התהודה, לנקודה שבה הוא הופך ל"אפס" מעלות (0 מעלות) או "בפאזה" ולאחר מכן משתנה לפיגור בקלט ב-90 מעלות- ככל שתדר המוצא עולה.

ניתן למצוא את נקודות תדר החיתוך העליונות והתחתונות עבור מסנן מעביר פס באמצעות אותה נוסחה כמו זו של מסנני מעביר נמוכים וגבוהים, לדוגמה.