Cele mai simple filtre trece-bandă sunt filtrele LC - ele folosesc inductori și condensatori (deși există întotdeauna câteva rezistențe suplimentare în circuit care afectează funcționarea).
Aceste componente pot fi conectate în serie sau în paralel, iar circuitele rezultate sunt numiteserie rezonantăcircuite și, respectiv, circuite rezonante paralele. Cuvântul rezonanță este folosit pentru că aceste circuite răspund la frecvențe specifice, la fel ca și corzile de pe o vioară sau chitară. Prin urmare, ele sunt adesea denumite circuite de reglare.
Aceasta arată câteva exemple ale acestor circuite conectate în moduri diferite. Frecvența de rezonanță a circuitelor în serie și paralelă se datorează efectului de rezistență, unde XL al inductorului este egal cu Xc al condensatorului. Putem obține frecvența de rezonanță prin rezolvarea acestei ecuații
Unde f este frecvența, L este inductanța, C este capacitatea, reprezentând frecvența:
Într-un circuit reglat în paralel, condensatoarele și inductoarele sunt conectate în paralel, deci au aceeași tensiune. La frecvența de rezonanță, avem de asemenea că reactanții lor sunt egali. Conform Legii lui Ohm a circuitelor AC, dacă inductoarele și condensatorii au aceeași tensiune și reactanță, trebuie să aibă și același curent. Deci toate au același curent. Dar pentru că unul dintre curenți face ca tensiunea să avanseze cu 90 ", iar celălalt curent face ca tensiunea să întârzie cu 90", aceștia sunt distanță de 180 ". Prin urmare, direcția curenților este opus, unul în creștere și celălalt în scădere. Prin urmare, curentul din firul care duce la circuitul de reglare secundar trebuie să fie zero. Deoarece curentul extern care intră în circuitul de reglare este ca zero. trecând prin).
Situația opusă se întâmplă în arezonant în serie (cunoscut și ca dispozitiv de rezonanță în serie)circuit. Aici, condensatoarele și inductoarele sunt conectate în serie, deci curentul este același. De data aceasta, tensiunea de pe un electrod ghidează curentul, în timp ce tensiunea de pe celălalt electrod rămâne în urmă cu 90 ". Prin urmare, aceste două tensiuni se află la 180 de inci una de cealaltă. La rezonanță (un alt mod de a spune „la frecvența de rezonanță") reactanții lor sunt egali, deci tensiunile lor sunt egale, dar opuse. Prin urmare, tensiunea totală a circuitului este egală, de aceea, chiar dacă întregul circuit trece prin comportamentul total al curentului este zero. circuitul este ca un scurtcircuit (există și curent, dar nu trece tensiune).
Prin urmare, am format următoarele reguli empirice:
În timpul rezonanței, circuitul reglat în paralel prezintă un circuit deschis.
În timpul rezonanței,serie rezonantăcircuitul prezintă un scurtcircuit.
La alte frecvențe, ambele circuite au o anumită impedanță. Apropiindu-se de frecvența de rezonanță, circuitul nu este complet deschis (pentru acordarea paralelă) sau scurt (pentru acordarea în serie), dar încă foarte aproape. Cu cât este mai departe de frecvența de rezonanță, cu atât circuitul este mai mic și pot exista circuite deschise sau scurte.
Ambele circuite pot servi ca filtre selective, permițând trecerea anumitor frecvențe și împiedicând trecerea altora. Ele pot conecta circuite de reglare între două direcții de bază, cum ar fi (a) și (b) (caz în care semnalul va fi mai scurt în funcție de impedanța circuitului), sau un semnal trebuie să treacă printr-un circuit LC de la intrare la ieșire, așa cum se arată în (c) și (d) (caz în care va trece mai mult sau mai puțin în funcție de impedanța circuitului).
Luând ca exemplu circuitul (a). În timpul rezonanței, circuitul reglat în paralel prezintă un circuit deschis, cea mai mare parte a semnalului de intrare ajungând direct la ieșire prin rezistențe. În funcție de diferitele sarcini de ieșire, poate exista curent în rezistorul seriei, deci poate exista o pierdere de tensiune, dar o putem ignora. Cu toate acestea, în afară de rezonanță, circuitul de acordare nu mai este deschis; Face ca curentul crescut să treacă prin rezistorul serie, rezultând o creștere a căderii de tensiune. Cu cât este mai departe de rezonanță, cu atât scăderea este mai mare și tensiunea de ieșire este mai mică.
Dacă menținem constantă tensiunea de intrare, dar schimbăm frecvența și apoi trasăm relația dintre tensiunea de ieșire și frecvență, obținem un grafic similar cu figura (a). Vedem că vârful ieșirii apare la frecvența de rezonanță și există o scădere pe ambele părți. Există într-adevăr o bandă de frecvență care trece lângă rezonanță, în timp ce frecvența departe de rezonanță este redusă (deși nu este complet oprită). Deoarece există o bandă de frecvență care poate trece, se numește filtru trece-bandă. Circuitul (c) din figură este, de asemenea, un filtru trece-bandă; Datorită faptului că circuitul rezonant în serie este scurtcircuitat în punctul fulgerului, frecvența rezonanței trece prin (și aproape), în timp ce frecvența scade mai departe, deoarece circuitul rezonant în serie are acum o oarecare reactanță.
Circuitele (b) și (d) fac opusul - ei nu mai semnalează la rezonanță; Circuitul (b) se realizează prin scurtarea semnalului, în timp ce circuitul (d) se realizează prin deschiderea căii dintre intrare și ieșire. Chiar și aproape de rezonanță, ele vor slăbi semnalul, astfel încât vor opri (sau slăbi) o bandă de frecvență așa cum se arată în figura (b). Prin urmare, ele sunt numite filtre band stop sau band stop.
Vă rugăm să rețineți asemănările dintre acesta și filtrele RC de trecere joasă-sau trecere înaltă discutate în capitolul anterior. Deși aici ne referim la frecvența de tăiere, curba reală arată că „cutoff” este de fapt o scădere foarte lentă. Există, de asemenea, o schimbare treptată de ambele părți ale frecvenței de rezonanță.