Avaa päävalikko
Yksinapainen RC-alipäästösuodatin

Alipäästösuodatin eli 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 äänten 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 alipäästösuodatinMuokkaa

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.

SiirtofunktioMuokkaa

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 myösMuokkaa

LähteetMuokkaa