אלקטרוניקה ומחשבים – יצחק, ברקת ושוהם כהן אתר מגמת אלקטרוניקה ומחשבים
מסנן LP – מעביר נמוכים
אלקטורניקה תקבילית וספרתית
תוכן עניינים
הקדמה
מסנן נמוכים מורכב משני רכיבים אלקטרוניים עיקריים:
1. נגד (Resistor) – רכיב פשוט למדי שנותן התנגדות או "חסימה" מסוימת לזרימת זרם חשמלי דרכו.
2. קבל (Capacitor) – רכיב המסוגל "לאגור" מטענים חשמליים, כלומר ליצור שדה חשמלי בתוכו.
הנגד והקבל במסנן LP מחוברים יחד ב"טור" – אחד אחרי השני. יחד הם יוצרים מה שקרוי באלקטרוניקה "מעגל RC".
כאשר מזינים אות אלקטרוני אל תוך מעגל RC זה (המסנן), מתרחש תהליך שבו הרכיבים גורמים יחד לתדרים הגבוהים שבאות להיחסם ואילו התדרים הנמוכים מצליחים להמשיך ולעבור.
יש נקודת תדר שנקראת "תדר חיתוך" שמפרידה בין חלקי התדר שייחסמו לאלו שיעברו. את תדר החיתוך הזה אפשר "לכוונן" על ידי שינוי ערכי הנגד והקבל שבמסנן.
שימושים של מסנן LP
☸ מערכות שמע – העברת תדרי שמע נמוכים עד 20 קילו-הרץ תוך סינון רעשים והפרעות בתדר גבוה יותר.
☸ תקשורת אלחוטית – סינון אותות לפני ואחרי דמודולציה על מנת להשיג אות נקי יותר.
☸ מערכות בקרה תעשייתיות – סינון אותות מחיישנים למניעת הפרעות בתדר גבוה.
☸ עיבוד אותות אנלוגיים – החלשת רכיבי תדר גבוהים לפני דגימה והמרה לאות דיגיטלי.
☸ מכשור אלקטרוני – סינון אותות שנמדדים על ידי אוסצילוסקופים ומכשירי מדידה.
כיצד לזהות רשת – מסנן מסוג LP
אנו מזהים מסנן LP כאשר יש נגד וקבל ומחוברים בטוח אך הקבל נמצא במקביל למתח המוצא Vo
נוסחאות
משוואת הדפקים היסודית
נוסחה לחישוב הערך הרגעי של המתח על הקבל במעגל RC טורי לאחר קפיצה במתח הכניסה למעגל.
חישוב הזמן בו יגיע המתח על הקבל לערך נתון
הסבר רכיבי הנוסחה:
כללים חשובים:
☸ במידה ומבקשים לחשב מתח בזמן מסוים תמיד לחשב קודם את המתח בנקודות השינוי.
☸ במידה ומבקשים לחשב מתח בזמן מסוים תמיד להחסיר את הזמן ובזמן של רגע השינוי.
שרטוט מתח המוצא בהתאם למתח הכניסה
סיכום
מסנן נמוכים (LP) הוא אחד המסננים החיוניים והנפוצים ביותר במעגלים ומערכות אלקטרוניים. היכולת שלו להעביר רק תדרים נמוכים תוך חסימה אפקטיבית של תדרים גבוהים, הפכה אותו לרכיב מפתח בתחומים רבים.
החל במערכות שמע ותקשורת, דרך מכשור אלקטרוני מדויק ועיבוד אותות, וכלה בהתקני בקרה וחשמל. מסנן LP מאפשר סינון יעיל של רעשים בלתי רצויים תוך שמירה על רכיבי האות החיוניים.
קשה לתאר מערכות אלקטרוניות מודרניות ללא שימוש אינטנסיבי במסנני LP בכל שלבי קליטה, עיבוד והצגה של אותות.
