Bộ lọc thông thấp là gì? Trước khi đi tìm hiểu về bộ lọc thông thấp thì ta cũng phải tìm hiểu về bộ lọc. Bộ lọc được biết đến là một mạch điện có công dụng giúp loại bỏ hoặc lọc ra một giải tần số được chỉ định. Nói cách khác thì nó có tác dụng phần tách phổ của tín hiệu thành các thành phần của tần số sẽ được đi qua và các tần số sẽ bị chặn lại.
Ở bài viết hôm nay, chúng ta sẽ tìm hiểu về bộ lọc thông thấp là gì? Các loại bộ lọc thông thấp và các ứng dụng thực tế mà bạn có thể tham khảo.
Tìm hiểu bộ lọc thông thấp là gì?
Bộ lọc thông thấp tên tiếng anh là Low Pass Filter (LPF) được biết đến là một trong những bộ lọc cho phép các tín hiệu có tần số thấp hơn tần số cắt và không cho phép các tín hiệu cao hơn tần số cắt đi qua.
Nói một cách dễ hiểu là bộ lọc thông thấp là một mạch điện được thiết kế để có thể loại bỏ các tần số cao hơn tần số không mong muốn cả các tín hiệu âm thanh, tín hiệu điện từ. Nó chỉ chấp nhận những tín hiệu được yêu cầu từ mạch.
Bộ lọc thông thấp cũng được biết là một mạch có thể làm suy giảm tất cả các tín hiệu trên tần số cắt trên một mức đáng kể.
Thông thường về mặt kỹ thuật thì bất kỳ bộ lọc nào cũng có thể được phân loại thành bộ lọc lý tưởng và bộ lọc thực tế.
LPF lý tưởng được định nghĩa là một bộ lọc có phản hồi ở đầu vào là lý tưởng so với các tần số ở đầu ra, tức là đô suy giảm phải bằng 0 để tất cả các khoảng trống vượt qua và suy hạn cho các tần số bị chặn.
LPF lý tưởng có phản hồi phẳng nhưng so với thực tế là không thể, do đó trong thực tế thường thì chúng ta sẽ nhận được phần hồi hơi cong. Điều này cũng dễ hiểu là vì các thành phần không lý tưởng chúng ta sử dụng để tạo ra bộ lọc thông thấp.
Phân loại các bộ lọc thông thấp
Bộ lọc thông thấp được chia thành 2 loại là bộ lọc thông thấp chủ động và bộ lọc thông thấp thụ động. Để hiểu hơn về 2 dạng bộ lọc này, hãy tiếp tục cùng dientusangtaovn.com tìm hiểu.
Bộ lọc thông thấp chủ động
Đây là trong những bộ lọc thông thấp được sử dụng nguồn điện bên ngoài để có thể cung cấp được các tần số đầu ra cần thiết.
Điều này là do mạch lọc tiêu thụ một số công suất không mong muốn đối với một số mạch sử dụng công suất đầu vào rất thấp, do đó không thể xử lý được các tín hiệu đầu vào.
Tóm lại, bộ lọc thông thấp chủ động sẽ được sử dụng các mạch khuếch đại với bộ cân bằng và thiết kế mạch tần số vô tuyến tới hạn.
Bộ lọc thông thấp thụ động
Bộ lọc này được biết là không sử dụng nguồn điện bên ngoài nào và chỉ lọc ra tần số cao hơn để tạo ra các tần số thấp hơn.
Mạch lọc thông thấp này được sử dụng trong một số ứng dụng như: Mạch cung cấp điện để lọc nhiễu, các mạch âm thanh, mạch vô tuyến để tránh tần số nhiễu cao ở các đầu máy thu.
Bộ lọc thông thấp thụ động có thể được sử dụng theo nhiều cách. Một số bộ lọc như: Bộ lọc RC, bộ lọc LC, bộ lọc RL và một số những bộ lọc cấu trúc như bộ lọc π, bộ lọc T ,bộ lọc Butterworth, bộ lọc Chebyshev,… Các bộ lọc này đều là các bộ lọc có thiết kế hiện đại.
Bộ lọc thông thấp RC
Bộ lọc thông thấp RC sử dụng 2 thành phần là điện trở và tụ điện. Đây là một trong những bộ lọc thông thấp đơn giản nhất và cũng được sử dụng rất nhiều trong các mục đích trong các mạch âm thanh, bộ lọc chỉnh lưu. Với sự đơn giản, cùng giá thành rẻ nên bộ lọc thông thấp RC được sản xuất hàng loạt.
Mạch cơ bản bao gồm một điện trở mắc nối tiếp và tụ điện được mắc song song với tải. Mạch này sử dụng thuộc tính của tụ điện hoạt động giống như ngắn mạch với các tần số cao hơn. Do đó các tần số cao hơn sẽ được chặn và không thể truyền đến tải.
Ngược lại, các tín hiệu tần số thấp được đi qua, kết quả là tín hiệu được truyền đến tải. Ngoài ra, bạn có thể hiểu điều này thông qua việc tìm hiểu thời gian nạp và xả của tụ điện. Sự kết hợp cả R và C tạo ra các hiệu ứng nạp và xả trên tụ điện được gọi là hằng số thời gian (τ) trong mạch.
τ = RC (s)
Đối các tín hiệu tần số thấp hơn, có thời gian đủ để cho tụ điện có thể sạc trước chu kỳ âm và dẫn đến ngắn mạch.
Xác định tần số đi qua: fc = 1 / (2πRC)
Tau (τ), hằng số thời gian liên quan đến tần số cắt ƒc như trên.
Bộ lọc thông thấp RL
Bộ lọc thông thấp RL sử dụng cuộn cảm và điện trở có cấu hình tương tự như mạch RC. Bộ lọc RL thường được sử dụng để đáp ứng tần số phi tuyến do sự thay đổi nhiệt độ và nó cũng khá phức tạp để thực hiện.
Bộ lọc thông thấp LC
LC-LPF được cấu tạo từ cuộn cảm và tụ điện đây là một trong những mạch thông thấp khác cũng được sử dụng rất nhiều vì độ đơn giản cũng như độ chính xác của phản hồi tần số, có thể đạt được tần số cắt rất nhỏ bằng cách sử dụng các bộ lọc LC.
Bộ lọc thông thấp LC thường được sử dụng trong cách mạch vô tuyến máy thu, máy phát, các bộ điều điều chế sử dụng các bộ lọc LC.
Các ứng dụng sử dụng bộ lọc thông thấp
Bộ lọc thông thấp được sử dụng rất nhiều trong các ứng dụng mạch điện như:
- Đầu thu của máy thu hình, máy thu vô tuyến.
- Các mạch điện tử công suất để lọc và loại bỏ tiếng ồn có tần số cao.
- Các mạch điều chế tín hiệu như máy thu AM hoặc FM.
- Bộ lọc thông thấp RC sử dụng làm bộ tích phân.
Trên đây là một số thông tin liên quan tới bộ lọc thông thấp mà bạn có thể tham khảo. Hy vọng, với những thông tin trên có thể giúp ích cho bạn trong cuộc sống và trong học tập.
