Bộ lọc thông thấp: Lý thuyết và ứng dụng

Giới thiệu

Bạn đã từng nghe về bộ lọc thông thấp chưa? Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về bộ lọc này – một phần quan trọng trong việc loại bỏ các tín hiệu cao tần không mong muốn. Bộ lọc thông thấp được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp và các ứng dụng khác nhau để lọc các tạp chất không mong muốn trong các tín hiệu điện từ, tín hiệu âm thanh và tín hiệu điện.

Bộ lọc thông thấp là gì?

Nhắc lại một chút về khái niệm bộ lọc – nó được sử dụng để lọc chất rắn khỏi chất lỏng hoặc để tách các hạt thô hơn khỏi các hạt mịn hơn. Tương tự như vậy, bộ lọc thông thấp là một loại bộ lọc cho phép các tín hiệu có tần số thấp hơn một ngưỡng nhất định (tần số cắt) đi qua, nhưng không cho phép các tín hiệu có tần số cao hơn đi qua.

Bạn đang xem: Bộ lọc thông thấp: Lý thuyết và ứng dụng

Để hiểu rõ hơn, hãy cùng đi vào chi tiết về bộ lọc thông thấp và các loại bộ lọc khác nhau có thể được sử dụng.

Định nghĩa bộ lọc thông thấp

Bộ lọc thông thấp có tên tiếng Anh là Low Pass Filter (LPF), là một loại bộ lọc cho phép các tín hiệu có tần số thấp hơn một tần số cắt xác định đi qua, nhưng không cho phép các tín hiệu có tần số cao hơn đi qua. Nó là một mạch được thiết kế để loại bỏ tần số cao không mong muốn của tín hiệu và chỉ chấp nhận những tín hiệu cần thiết trong các ứng dụng mạch.

Bộ lọc thông thấp có phản hồi phẳng, nhưng thật ra không thể đạt được phản hồi phẳng hoàn toàn do các thành phần không lý tưởng sử dụng để tạo ra LPF. Tuy nhiên, bất kỳ bộ lọc nào cũng có thể được phân loại là bộ lọc lý tưởng và bộ lọc thực tế, tùy thuộc vào mức độ suy giảm tín hiệu ở các tần số cao và tần số cắt.

Các loại bộ lọc thông thấp

Xem thêm : Chương trình Free Ship và Mạch Test Linh Kiện LCR-T4

Có hai loại bộ lọc thông thấp chính là bộ lọc thông thấp chủ động và bộ lọc thông thấp thụ động.

Bộ lọc thông thấp chủ động

Bộ lọc thông thấp chủ động là một loại bộ lọc sử dụng nguồn điện bên ngoài để cung cấp các tần số đầu ra cần thiết. Điều này là vì mạch lọc tiêu thụ một số công suất không mong muốn đối với các mạch sử dụng công suất đầu vào rất thấp và do đó không thể xử lý các tín hiệu đầu vào. Bộ lọc thông thấp chủ động được sử dụng trong các ứng dụng như bộ khuếch đại với bộ cân bằng và thiết kế mạch tần số vô tuyến tới hạn.

Bộ lọc thông thấp thụ động

Bộ lọc thông thấp thụ động là một loại LPF không sử dụng bất kỳ nguồn điện bên ngoài nào và chỉ lọc ra tần số cao hơn để tạo ra các tần số thấp hơn. Nó được sử dụng trong các mạch âm thanh, mạch cung cấp điện để loại bỏ tiếng ồn và mạch vô tuyến để chọn tần số thấp hơn và tránh nhiễu tần số cao ở đầu máy thu.

Chi tiết về bộ lọc thông thấp thụ động

Bộ lọc thông thấp thụ động có thể được triển khai bằng nhiều cách sử dụng các mạch khác nhau. Một số bộ lọc thông thấp thông dụng bao gồm bộ lọc RC, bộ lọc LC, bộ lọc RL và các cấu trúc liên kết như bộ lọc Butterworth, bộ lọc Chebyshev, bộ lọc π, bộ lọc T, vv.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về cách triển khai bộ lọc thông thấp thông qua các loại bộ lọc truyền thống và cơ bản.

Bộ lọc thông thấp RC

Xem thêm : Xe dò line với Arduino

Trong bộ lọc thông thấp RC, chúng ta sử dụng hai thành phần là điện trở và tụ điện. Đây là giản đồ bộ lọc thông thấp được sử dụng nhiều nhất cho các mục đích âm thanh và các bộ lọc chỉnh lưu. Điều này là do giá thành rẻ và dễ thực hiện trong sản xuất hàng loạt.

Mạch cơ bản của bộ lọc thông thấp RC bao gồm điện trở mắc nối tiếp và tụ điện mắc song song với tải. Hoạt động của mạch này dựa trên thuộc tính tụ điện hoạt động như ngắn mạch đối với các tần số cao hơn và do đó không cho phép các tín hiệu tần số cao đi qua. Ngược lại, nó chặn các tín hiệu tần số thấp đi qua, kết quả là chỉ truyền qua tải.

Bộ lọc thông thấp RL

Bộ lọc thông thấp RL cũng sử dụng điện trở và cuộn cảm với cùng cấu hình như bộ lọc thông thấp RC. Tuy nhiên, bộ lọc thông thấp RL thường không được sử dụng rộng rãi vì kích thước lớn của cuộn cảm (đặc biệt đối với các giá trị cao hơn), đáp ứng tần số phi tuyến do sự thay đổi nhiệt độ, và cũng khá phức tạp để thực hiện.

Bộ lọc thông thấp LC

Bộ lọc thông thấp LC được tạo thành từ cuộn cảm và tụ điện, và là một LPF khác được sử dụng rộng rãi. Lý do đằng sau điều này là sự đơn giản và độ chính xác của phản hồi tần số, có thể đạt được tần số cắt rất thấp bằng cách sử dụng bộ lọc LC. Mạch vô tuyến máy thu, máy phát, bộ điều chế sử dụng các bộ lọc LC. Bất kỳ mạch RF nào yêu cầu hạn chế tổn thất điện năng thấp và ổn định hơn đều sử dụng bộ lọc LC.

Kết luận

Trên đây là những kiến thức căn bản về bộ lọc thông thấp – một công cụ cần thiết trong việc loại bỏ các tạp chất không mong muốn. Chúng ta đã tìm hiểu về định nghĩa, nguyên tắc hoạt động và các loại bộ lọc thông thấp thông dụng. Hy vọng rằng bài viết này có thể giúp bạn hiểu rõ hơn về bộ lọc thông thấp và áp dụng kiến thức này vào các ứng dụng thực tế của mình.

Nguồn: https://cite.edu.vn
Danh mục: Học tập