ฟิลเตอร์กรองความถี่ต่ำ RL

วงจร RL ทำหน้าที่เป็นตัวกรองความถี่ต่ำเมื่อสร้างขึ้นตามที่แสดงในรูปที่ 1 ในวงจรที่แสดงตัวเหนี่ยวนำเป็นส่วนประกอบอนุกรม และตัวต้านทานเป็นส่วนประกอบชันต์

รูปที่ 1: แผนผังวงจรตัวกรอง Low-Pass RL

การทำงานของวงจรกรองในรูปที่ 1 เป็นผลจากการตอบสนองของตัวเหนี่ยวนำต่อความถี่การทำงานที่เพิ่มขึ้น การตอบสนองนี้สามารถอธิบายได้โดยใช้เส้นโค้งและวงจรสมมูลในรูปที่ 2

รูปที่ 2: การทำงานของตัวกรอง Low-Pass RL และการตอบสนองความถี่

กราฟในรูปที่ 2a แสดงความสัมพันธ์ระหว่างรีแอคแตนซ์เหนี่ยวนำ(XL) และความถี่ในการทำงาน (f) ดังที่กราฟแสดง รีแอคแตนซ์ของตัวเหนี่ยวนำคือ 0Ω เมื่อความถี่อินพุตคือ 0Hz เมื่อคำนึงถึงสิ่งนี้ ให้ดูวงจรสมมูลที่แสดงในรูปที่ 2b โดยถือว่าความถี่อินพุตคือ 0Hz รีแอคแตนซ์เหนี่ยวนำคือ 0Ω อย่างไรก็ตาม ตัวเหนี่ยวนำมีค่าความต้านทานการพันขดลวด (RW) อยู่บ้าง ดังนั้น ตัวต้านทานที่แสดงถึงความต้านทานการพันขดลวดจึงรวมอยู่ในวงจรสมมูล ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าโหลดเท่ากับความต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย (E) และแรงดันไฟฟ้าข้าม RW

ดังที่แสดงในกราฟรีแอคแตนซ์ การเพิ่มขึ้นของความถี่ในการทำงานทำให้ค่า XL เพิ่มขึ้นตามสัดส่วน ในทางทฤษฎี ความถี่ในการทำงานอาจสูงขึ้นเพียงพอที่ตัวเหนี่ยวนำจะทำหน้าที่เปิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเป็นเช่นนี้ ตัวกรองจะมีวงจรสมมูลดังที่แสดงในรูปที่ 2c ดังที่แสดงในวงจร ตัวเหนี่ยวนำจะแสดงเป็นการตัดของตัวนำ (เนื่องจากรีแอคแตนซ์ที่เกือบจะไม่มีที่สิ้นสุด) ในกรณีนี้ VRL = 0V ระหว่างค่าสุดขั้วที่แสดงในรูปที่ 5 มีช่วงความถี่ที่ VRL จะลดลงจาก E – VRW ถึง 0V

ความถี่ตัดบน (fC)

ความถี่ตัดบนสำหรับตัวกรองความถี่ต่ำ RL จะถูกกำหนดโดยตัวเหนี่ยวนำและการรวมขนานของ RF และ RL ตามสูตร

ที่ไหน

ตัวอย่างสาธิตการคำนวณ fC สำหรับตัวกรอง Low-Pass RL

ตัวอย่าง

คำนวณความถี่ตัดของวงจรที่แสดงในรูปที่3

รูปที่ 3: ตัวอย่างตัวกรอง Low-Pass RL

สารละลาย

ประการแรกค่าของ REQ พบดังนี้:

ขณะนี้ความถี่ตัดของวงจรสามารถพบได้ดังนี้:

ผลลัพธ์นี้บ่งชี้ว่าอัตราขยายกำลังของวงจรจะลดลงเหลือ 50% ของค่าสูงสุดเมื่อความถี่ในการทำงานถึง 761 เฮิรตซ์ กราฟตอบสนองความถี่ของวงจรจะแสดงในรูปที่4

รูปที่ 4: กราฟตอบสนองความถี่ของฟิลเตอร์ Low-Pass RL

‍