Alipäästösuodatin

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Yksinapainen RC-alipäästösuodatin

Alipäästösuodatin (alipäästösuodin, eng. low-pass filter) on suodatinrakenne, joka päästää läpi matalataajuiset ja vaimentaa eli suodattaa korkeataajuiset signaalit.[1]

Alipäästösuodatinta on loivalla vaimennuksella yleisesti käytetty radiovastaanotinlaitteissa äänenvärinsäätimissä (Tone-säädin) ja audiopäätevahvistimissa erillisessä korkeiden äänien Treble -säätimissä. Niiden kytkentä perustuu yleisesti analogisen yksinapaisen RC-suodattimen kytkentään.

Suodatin voi olla komponenteilla toteutettu analoginen analoginen suodatin tai tietokoneella signaalia käsittelevä digitaalisuodatin.

Analoginen alipäästösuodatin[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Yksinkertainen analoginen RC-alipäästösuodatin voidaan toteuttaa vastuksen ja kondensaattorin jännitteenjakokytkennän avulla (kuvassa). Matalilla taajuuksilla kondensaattorin läpi kulkee vähän virtaa, jolloin vastuksen yli muodostuu vain pieni jännitehäviö ja signaali ei juurikaan vaimene. Korkeilla taajuuksilla kondensaattori näyttää lähes oikosululta, jolloin ulostulojännite on lähellä nollaa. Kuvan RC-piirin lähtö- ja tulojännitteen välillä vallitsee riippuvuus

.

Taajuus on alipäästösuodattimen ominaistaajuus.

Siirtofunktio[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ensimmäisen asteen alipäästösuodattimen yleinen siirtofunktio on muotoa

ja toisen asteen siirtofunktio on muotoa

,

missä on Laplace-muuttuja ja suodattimen vaimennusvakio. Siirtofunktio voidaan myös kertoa vakiotermillä, mikäli suodatin sisältää vahvistusta tai vaimennusta. Tekemällä sijoitus saadaan lauseke, joka kertoo suodattimen siirtofunktion sinimuotoisille jännitteille kompleksilukuna. Kompleksiluvun itseisarvo kertoo lähtö- ja tulojännitteen amplitudien suhteen ja kompleksiluvun kulma kertoo signaalien välisen vaihesiirron. Sijoittamalla nähdään, että molempien siirtofunktioiden arvo on tasajännitteellä 1, toisin sanoen signaali pääsee vaimentumatta suodattimen läpi. Koska muuttuja on nimittäjässä, taajuuden kasvaessa lähtöjännite pienenee.

Useampiasteinen alipäästösuodatin saadaan rakennettua ensimmäisen ja toisen asteen siirtofunktioiden tulona. Käytännön kytkennöissä tämä voidaan toteuttaa kytkemällä peräkkäin erilaisia suodatinlohkoja.

Vaimennusvakion sijasta alan kirjallisuudessa käytetään myös hyvyyslukua Q ja vaimennuskerrointa . Näiden välillä vallitsee yhteys

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]