اشياء يجب ان تعرفها قبل ان تبدا بتصميم المرشحات الالكترونية

المرشحات الإلكترونية electronic filters هي دارات إلكترونية ذات بوابة دخل وبوابة خرج مكونة من عناصر فعالة أو غير فعالة (أو ذات تركيب خاص أحياناً)، ولها خواص ترددية انتقائية؛ أي إنها مصممة من أجل تمرير الإشارات الكهربائية المتناوبة المترددة الواقعة في إحدى المجالات الترددية أو نقلها وفي الوقت نفسه تضعيف الإشارات ذات المجالات الترددية الأخرى أو منعها

يستخدم منحنى الاستجابة (reponse curve) لوصف سلوك المرشح ومنحنى الاستجابة هو الخط البياني للعلاقة (Vout/Vin) كدالة للتردد,يمكن التعبير عن النسبة (Vout/Vin) بالديسيل وذلك من خلال ادخال (20log) على العبارة السابقة, اما التردد فيمكن التعبير عليه بالتردد الزاوي w مقدرا بالراديان على الثانية (rad/s) او التردد التقليدي f المقدر بالهرتز Hz والعلاقة بين w و f هي (w=2*pi*f) , يمكن ان ترسم منحنيات استجابة المرشحات على ورق خطي-خطي عندما نقول هذا نحن نقصد المحور x خطي والمحور Y خطي ايضا   (Linear-Linear) او ورق لوغارتمي-خطي (Log-Linear) او ورق لوغارتمي-لوغارتمي (Log-Log paper) عند رسم الاستجابة على ورق خطي-لوغارتمي (المحور الافقي لوغارتمي والعمودي خطي) لاحاجة للتعبير عن النسبة (Vout/Vin) بالديسيبل dB

منحنيات المرشحات الالكترونية

الاشياء المهمة في المرشحات

تردد -3 dB

هو تردد اشارة الدخل الذي يجعل جهد خرج المرشح ينخفض بمقدار (-3dB) بالنسبة لاشارة الدخل. تردد (-3dB) يساوي تردد القطع, وعند هذا التردد تنخفض استطاعة الخرج الى النصف النسبة الى استطاعو الدخل او ينخفض جهد الخرج بمقدار (1/2^0.5) بالنسبة لجهد الدخل, في مرشحات التمرير المنخفض والعالي يوجد فقط تردد (-3dB) يرمز لها بالرمز f1 و f2

التردد المركزي f0

عند رسم استجابة مرشح تمرير حزمة على ورق خطي (للمحور العمودي Vout/Vin) ولوغارتمي لمحور التردد, يكون منحنى الاستجابة متناظرا هندسيا حول تردد طنين المرشح او حول التردد المركزي, تعطى العلاقة بين التردد المركزي f0 وترددات -3dB بالمعادلة التالية :

f0= (f1*f2)^0.5

في المرشحات ضيقة الحزمة التي تكون فيها (f2/f1<1) يقترب شكل الاستجابة من التناظر الحسابي, وفي هذه الحالة يكون f0 هو المتوسط الحسابي لترددات -3dB اي

f0= (f1+f2)/2

حزمة التمرير

هي المجال الترددي الذي لاينخفض فيه جهد خرج المرشح اكثر من 3dB بالمقارنة مع جهد الدخل

حزمة المنع

هي المجال الترددي الممتدة من 0 الى تردد -3dB في مرشحات التمرير العالي ومن التردد -3dB الى اللانهاية في مرشحات التمرير المنخفض, توجد حزمتا منع في مرشح تمرير الحزمة تمتد من 0 الى f1 والثانية تمتد من f2 الى مالانهاية اما في مرشح حجز الحزمة فان حزمة المنع تقع بين f1 و f2

معامل الجودة

هو نسبة التردد المركزي لمرشح تمرير الحزمة الى عرض حزمة -3dB او :

Q=f0/(f2-f1) 

ويسمى المجال الترددي (f2-f1) باسم عرض حزمة المرشح وذلك بفرض ان f1 و f2 هي ترددات -3dB للمرشح

يعرف معامل الجودة Q لمرشح حجز الحزمة من العلاقة التالية :

Q=(f2-f1)/f0

f0 : هو التردد المركزي ويسمى ايضا التردد الصفري (null frequency)

انواع المرشحات (type filtre passif)

مرشح الترددات المنخفض (filtre pass-bas)

وهي مرشحات تقوم بتمرير الإشارات الكهربائية ذات الترددات الممتدة من الصفر هرتز (دورة بالثانية) حتى تردد محدد معلوم fc يُسمي تردد القطع Cutoff frequency لهذا المرشح

مرشح الترددات العالية (filtre pass-haut)

وهي مرشحات تقوم بتمرير الإشارات الكهربائية ذات الترددات الواقعة فوق تردد معلوم يُسمى تردد القطع fc للمرشح. والتمرير هنا يكون مصاحباً بتخميد بسيط ومهملاً لهذه الإشارات، في حين تقوم بمنع الإشارات الكهربائية التي ترددها دون ذلك وصولاً إلى التردد صفر

مرشح تمرير الحزمة (filtre pass-bande)

يعمل هذا المرشح على تمرير الإشارات الكهربائية ضمن مجالمحدد من الترددات، في حين يخمد أو يمنع كلاً من الإشارات ذات الترددات الأعلى والأدنى من ذلك

مرشح منع الحزمة (filtre coupe-bande)

يقوم هذا المرشح بمنع مرور مجال ترددي محدود في حين يمرر كلاً من الإشارات ذات الترددات العليا والدنيا خارج هذا المجال

هذه المقالة ستساعدك ايضا: كيف تعمل المقاومة وماهي أهم إستخداماتها