¿Confundido sobre la frecuencia y el ancho de banda en el filtro BP?


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Estoy tratando de diseñar un filtro de paso de banda simple y estoy confundido sobre cuál debería ser mi frecuencia central y mi ancho de banda.

Tengo una onda cuadrada de 1MHz con un ciclo de trabajo del 20%, por lo que la señal está encendida durante 200 segundos y apagada durante 800 segundos. Tengo un tiempo de subida y caída de 10nsec.

El filtro deseado pasa esta señal y elimina todo el ruido. Si mi filtro de paso de banda se centraba alrededor de 1MHz, qué tan ancho debería ser para que pueda mantener un tiempo de subida decente. De acuerdo con la relación entre el tiempo de subida y el ancho de banda (0.34 = tr * BW), el ancho de banda de mi señal para observar el tiempo de subida de 10nsec es de 34MHz. Si mi filtro es de 1MHz +/- 5KHz, perdería la granularidad del tiempo de subida (al menos esto es lo que creo, ya que la FFT de ese borde afilado estará en frecuencias más altas y se cortará)

Pregunta adicional: ¿Cómo puedo diseñar un filtro BP que aún permita un tiempo de subida y bajada agudo y estrecho alrededor de 1MHz?


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Respuesta adicional :-) - Respuesta de Cauer o Chebyshev (u otras).
Russell McMahon

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¿En qué dominio está haciendo este proyecto? ¿Desea componentes pasivos, amplificadores operacionales o filtrado digital?
Kevin Vermeer

Filtro activo o pasivo. No digital.
Ktc

Respuestas:


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Para responder su última pregunta primero, no puede tener un filtro de ancho de banda estrecho alrededor de 1MHz y aún así tener un tiempo de subida rápido. Si piensa en el espectro de una onda cuadrada, tiene componentes de frecuencia que se extienden hasta el infinito. Los componentes de frecuencia más alta contribuyen al 'encuadre' de la señal y al afilado de los bordes. por ejemplo, vea http://mathworld.wolfram.com/FourierSeriesSquareWave.html Tener una banda estrecha alrededor de 1MHz significa que su señal saldrá como una onda sinusoidal de 1MHz .

Con eso en mente, debe diseñar un filtro de paso de banda que no atenúe demasiado su frecuencia fundamental de 1MHz, pero que incluya frecuencias lo suficientemente altas como para proporcionar el tiempo de subida deseado. Siguiendo su fórmula, 0.34 = tiempo de subida * ancho de banda, ha calculado que se requiere un ancho de banda de 34MHz. El siguiente paso es considerar el ancho de banda = frecuencia de corte alta. - baja frecuencia de corte. Desea que el corte bajo sea inferior a 1MHz. Elijamos 500kHz. Por lo tanto, el límite alto sería de 34.5Mhz y la frecuencia central de 17.25Mhz.

Para eliminar la mayor cantidad de ruido, el filtro debe tener una caída brusca, por ejemplo, los dos filtros mencionados en los comentarios. Esto significa que su frecuencia de corte baja puede estar muy cerca de 1MHz sin demasiada atenuación, y en el extremo superior del espectro se despliega muy rápidamente después de la frecuencia de corte alta, reduciendo el ruido de alta frecuencia.

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