مرشحات تمرير متوسطة، والمعروفة أيضًا باسم مرشحات تمرير النطاق، هي أجهزة أساسية في مجال الإلكترونيات والصوت. وظيفتها الرئيسية هي السماح للترددات بالمرور التي تقع ضمن نطاق ترددي محدد، مع تخفيف الترددات خارج هذا النطاق. يعد هذا ضروريًا للتطبيقات التي نحتاج فيها إلى عزل أجزاء معينة من الإشارة، كما هو الحال في معادلة الصوت.
يمكن أن يختلف تصميم وتشغيل مرشح التمرير المتوسط بشكل كبير اعتمادًا على تطبيقه هناك تكوينات سلبية ونشطة. تتكون المرشحات السلبية من مكثفات ومقاومات، ولا تحتاج إلى مصدر طاقة خارجي. من ناحية أخرى، تشتمل المرشحات النشطة على مكبرات صوت تشغيلية لتحسين أدائها، مما يسمح ليس فقط بتصفية الإشارة، ولكن أيضًا بتضخيمها.
ما هو مرشح التمرير المتوسط؟
Un مرشح نصف تمرير هو نوع من المرشحات التي تسمح للترددات الموجودة ضمن نطاق معين بالمرور، مع تخفيف الترددات خارجه. يُعرف نطاق الترددات التي يمر بها باسم عرض النطاق الترددي. وهي تستخدم على نطاق واسع في أجهزة معالجة الإشارات، مثل معادلات الصوت، وكذلك في أنظمة الاتصالات حيث يكون من الضروري تصفية الإشارات من نطاق تردد معين.
يمكن إنشاء هذه المرشحات باستخدام مزيج من مرشحات التمرير العالي والمنخفض. مرشح التمرير العالي مسؤول عن إزالة الترددات التي تقل عن عتبة معينة، بينما يقوم مرشح الترددات المنخفضة بإزالة الترددات التي تزيد عن عتبة أخرى. معًا، يقومون بإنشاء مرشح يسمح فقط بالترددات المتوسطة.
أنواع مرشحات نصف المرور
هناك نوعان رئيسيان من مرشحات نصف التمرير. يتم تصنيفها اعتمادًا على المكونات التي تستخدمها وكيفية تأثيرها على الإشارة التي تمر عبرها.
- المرشحات السلبية: تتكون فقط من المقاومات والمكثفات والمحاثات. أنها لا تتطلب مصدر طاقة خارجي، ولكن لا يقومون بتضخيم الإشارة. فهي أبسط وأرخص، ولكن لديها قيود في الأداء، خاصة عند الترددات المنخفضة.
- المرشحات النشطة: بالإضافة إلى المكونات المذكورة في المرشحات السلبية، تشمل المرشحات النشطة مكبرات الصوت التشغيلية. هذا يسمح لهم تضخيم الإشارة وتقديم دقة أكبر في استجابة التردد. وهي أكثر تعقيدًا وتتطلب مصدر طاقة، ولكنها توفر تحكمًا أكبر في المرشح.
معلمات مرشح نصف تمرير
يحتوي مرشح نصف التمرير على العديد من المعلمات الأساسية التي تحدد سلوكه:
- التردد المركزي: هو التردد الرئيسي الذي يسمح المرشح بالمرور. وعادة ما يطلق عليه تردد الرنين وهي النقطة التي يسمح المرشح حولها بمرور معظم الإشارة.
- أنشو دي باندا: هو نطاق الترددات المسموح بها بواسطة المرشح. عرض النطاق الترددي هو الفرق بين ترددات القطع العلوية والسفلية. يتم تخفيف الترددات خارج هذا النطاق.
- عامل س: تحدد هذه المعلمة عرض الفلتر. تعني قيمة Q العالية أن الفلتر يحتوي على نطاق ترددي ضيق للغاية وهو انتقائي جدًا فيما يتعلق بالترددات التي يمر عبرها. ستسمح القيمة الأقل بمرور المزيد من الترددات، ولكن بشكل أقل انتقائية.
تطبيقات مرشحات نصف تمرير
تُستخدم مرشحات نصف التمرير في العديد من التطبيقات ضمن الهندسة الإلكترونية ومعالجة الإشارات. تتضمن بعض تطبيقاته الأكثر شيوعًا ما يلي:
- معادلة الصوت: في أنظمة الصوت، يتم استخدام مرشحات نصف التمرير ضبط التوازن بين الترددات المتوسطة والعالية والمنخفضة. يعد هذا أمرًا أساسيًا لتحسين جودة الصوت وتكييفه مع تفضيلات الاستماع للمستخدمين.
- الترددات الراديوية: وتستخدم هذه المرشحات ل حدد الإشارات ضمن نطاق معين من الترددات الراديوية، وتجنب التداخل غير المرغوب فيه.
- أنظمة الاتصالات: في الاتصالات، تسمح بمعالجة إشارات محددة ضمن نطاق التردد، وهو أمر ضروري لتحسين القناة وكفاءتها.
بناء مرشح تمرير متوسط
يمكن إنشاء مرشحات نصف التمرير بطرق مختلفة، اعتمادًا على نوع المكونات المستخدمة والهدف النهائي. نعرض هنا بالتفصيل طريقة بسيطة لإنشاء مرشح سلبي ومرشح نشط:
مرشح سلبي
يمكن إنشاء مرشح سلبي متوسط التردد باستخدام شبكة من المقاومات والمكثفات والملفات. الدائرة الأساسية هي مزيج من مكثف على التوالي مع المقاوم أو الملف. يتم تخفيف الترددات المنخفضة والعالية بهذا النوع من التكوين.
مرشح نشط
بالنسبة للمرشحات النشطة، أ مكبر تشغيلي جنبا إلى جنب مع المقاومات والمكثفات. يسمح لك مكبر الصوت بالتحكم في تردد الكسب والقطع بشكل أكثر دقة. اعتمادا على التطبيق، يمكن تعديل قيم المكونات لتحسين الإشارة المصفاة.
الأخطاء الشائعة عند استخدام مرشحات نصف التمرير
وعلى الرغم من فائدة هذه المرشحات، إلا أنه من الشائع حدوث أخطاء عند تصميمها أو اختيارها. تتضمن بعض الأخطاء الأكثر شيوعًا ما يلي:
- حدد مكونات غير مناسبة: استخدام مقاومات أو مكثفات بقيم غير صحيحة قد يتسبب في عدم عمل الفلتر بالشكل المتوقع.
- موقع سيء: وضع المكونات في أماكن خاطئة داخل الدائرة يمكن أن يؤثر سلباً على أداء الفلتر.
- عدم ضبط عامل Q بشكل صحيح: قد يؤدي عامل Q المرتفع أو المنخفض للغاية إلى جعل الفلتر انتقائيًا للغاية أو غير انتقائي بدرجة كافية، مما يؤثر على جودة التصفية.
في الختام، تعد مرشحات نصف المرور ضرورية لمجموعة واسعة من التطبيقات التي تتراوح من معالجة الصوت إلى الاتصالات. في حين أن تصميمه قد يبدو بسيطًا من الناحية النظرية، إلا أن الممارسة العملية تعتمد على الاختيار الدقيق للمكونات، والضبط الدقيق، والنظر المتأني في المعلمات الرئيسية مثل عامل Q أو ترددات القطع.