متحرک کم پاس فلٹر

اس سے قبل ہم نے غیر فعال کم پاس فلٹر کو بیان کیا تھا ، اس ٹیوٹوریل میں ہم دریافت کریں گے کہ ایکٹو لو پاس فلٹر کیا ہے ۔

یہ کیا ہے ، سرکٹ ، فارمولے ، وکر؟

جیسا کہ ہم پچھلے سبق سے جانتے ہیں ، غیر فعال کم پاس فلٹر غیر فعال اجزاء کے ساتھ کام کرتا ہے۔ غیر فعال لو پاس فلٹر سرکٹ کی کلید یا دل صرف دو غیر فعال اجزاء کے خلاف مزاحم اور کیپسیٹر ہے۔ ہم نے پچھلے سبق میں یہ سیکھا ہے کہ غیر فعال کم پاس فلٹر کام کسی بیرونی مداخلت یا فعال ردعمل کے بغیر ہے۔ لیکن اس کی کچھ حدود ہیں ۔

غیر فعال لو پاس فلٹر کی حدود مندرجہ ذیل ہیں۔

1. سرکٹ کی رکاوٹ طول و عرض کا نقصان پیدا کرتی ہے۔ لہذا ووٹ ہمیشہ ون سے کم ہوتا ہے۔
2. اضافہ صرف غیر فعال کم پاس فلٹر کے ساتھ نہیں کیا جاسکتا۔
3. فلٹر کی خصوصیات بوجھ تسلط پر بہت زیادہ قابل اعتماد ہیں۔
4. فائدہ ہمیشہ اتحاد کے حصول سے مساوی یا کم ہوتا ہے۔
5. فلٹر کے مزید مراحل یا فلٹر آرڈر نے جس میں طول و عرض کا نقصان کم کیا ہے۔

اس حد کی وجہ سے ، اگر یمپلیفیکیشن کی ضرورت ہو تو ، فعال جزو شامل کرنے کا بہترین طریقہ جو فلٹر آؤٹ پٹ کو بڑھاوا دے گا۔ یہ وسعت آپریشنل امپلیفائر یا آپٹ امپ کے ذریعہ کی جاتی ہے۔ چونکہ اس میں وولٹیج کا منبع درکار ہے ، یہ ایک فعال جزو ہے۔ اس طرح نام ایکٹو لو پاس فلٹر ۔

ایک عام یمپلیفائر بیرونی بجلی کی فراہمی سے طاقت کھینچتا ہے اور سگنل کو بڑھا دیتا ہے لیکن یہ انتہائی لچکدار ہے کیونکہ ہم تعدد بینڈوتھ کو زیادہ لچکدار طریقے سے تبدیل کرسکتے ہیں۔ نیز ، ضرورت کے مطابق کس قسم کے فعال اجزاء منتخب کرنے کا انتخاب کرنا صارف کا یا ڈیزائنر کا انتخاب ہے۔ یہ فیٹ ، جیفٹ ، ٹرانجسٹر ، اوپ امپ ہوسکتا ہے جس میں بہت زیادہ لچکدار ہوتی ہے۔ جزو کا انتخاب لاگت اور تاثیر پر بھی انحصار کرتا ہے اگر یہ بڑے پیمانے پر پیداواری مصنوعات کے لئے ڈیزائن کیا گیا ہو۔

سادگی کی خاطر ، وقت کی تاثیر اور آپ op امپ ڈیزائن میں بڑھتی ہوئی ٹکنالوجی ، عام طور پر ایک اوپ امپ ایکٹو فلٹر ڈیزائن کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔

آئیے دیکھیں کہ ایکٹیو لو پاس فلٹر ڈیزائن کرنے کے ل to ہمیں کیوں انتخاب کرنا چاہئے اور آپٹیمپ: -

1. ہائی ان پٹ مائبادا

   اعلی ان پٹ رکاوٹ کی وجہ سے ان پٹ سگنل کو تباہ یا تبدیل نہیں کیا جاسکا۔ عام طور پر یا زیادہ تر معاملات میں ان پٹ سگنل جو طول و عرض میں بہت کم ہے کو تباہ کیا جاسکتا ہے اگر اسے کم مائبادا سرکٹری کے طور پر استعمال کیا جائے۔ اس طرح کے معاملات میں اوپ امپ کو ایک پلس پوائنٹ ملا۔

2. بہت کم اجزاء کی گنتی۔ صرف کچھ مزاحموں کی ضرورت ہے۔
3. فائدہ ، وولٹیج کی تصریح پر انحصار کرتے ہوئے طرح طرح کی اوپی امپ دستیاب ہوتی ہے۔
4. کم شور.
5. ڈیزائن اور عملدرآمد کرنا آسان ہے۔

لیکن جیسا کہ ہم جانتے ہیں کہ کچھ بھی مکمل طور پر کامل نہیں ہے ، اس فعال فلٹر ڈیزائن کی بھی کچھ حد ہوتی ہے۔

آؤٹ پٹ گین اور بینڈوڈتھ کے ساتھ ساتھ فریکوئنسی کا ردعمل اوپ امپ کی تصریح پر انحصار کرتا ہے۔

آئیے مزید دریافت کریں اور سمجھیں کہ اس میں کیا خاص بات ہے۔

ایکمپلیفیکیشن کے ساتھ ایکٹو لو پاس فلٹر:

آپٹیمپ کے ذریعہ ایکٹو لو پاس فلٹر ڈیزائن کو سمجھنے سے پہلے ، ہمیں یمپلیفائر کے بارے میں تھوڑا سا جاننے کی ضرورت ہے۔ امپلیفائٹ ایک میگنفائنگ گلاس ہے ، جو ہم دیکھتے ہیں اس کی ایک نقل تیار کرتا ہے لیکن اسے بہتر سے پہچاننے کے لئے بڑی شکل میں۔

غیر فعال لو پاس فلٹر کے پہلے سبق میں ، ہم نے سیکھا تھا کہ لو پاس فلٹر کیا ہے۔ کم پاس فلٹر کم تعدد کو فلٹر کرتا ہے اور AC سائنوسائڈل سگنل میں سے ایک اعلی کو روکتا ہے۔ یہ ایکٹو لو پاس فلٹر اسی طرح کام کررہا ہے جیسے غیر فعال لو پاس فلٹر ، صرف فرق یہ ہے کہ یہاں ایک اضافی جزو شامل کیا جاتا ہے ، یہ ایک امپلیفائر ہے جیسے اوپی امپ ۔

لو پاس فلٹر کا آسان ڈیزائن یہ ہے۔

یہ ایکٹو لو پاس فلٹر کی شبیہہ ہے۔ یہاں خلاف ورزی کی لائن ہمیں روایتی غیر فعال کم پاس آر سی فلٹر دکھاتی ہے جو ہم نے پچھلے سبق میں دیکھا تھا۔

فریکوئینسی اور وولٹیج کا فائدہ کم کریں:

کٹ آف فریکونسی فارمولا وہی ہے جو غیر فعال لو پاس فلٹر میں استعمال ہوتا ہے۔

ایف سی = 1 / 2πRC

جیسا کہ گذشتہ سبق میں بیان کیا گیا ہے ایف سی کٹ آف فریکوئنسی ہے اور آر ریزٹر قدر ہے اور سی کیپسیٹر کی قیمت ہے۔

اوپی امپ کے مثبت نوڈ میں منسلک دو ریزٹر آراء ہیں۔ جب یہ مزاحم کار آپپ امپ کے مثبت نوڈ میں منسلک ہوتے ہیں تو اسے نان-انورٹنگ کنفیگریشن کہا جاتا ہے۔ یہ مزاحم پھیلاؤ یا حاصل کرنے کے لئے ذمہ دار ہیں۔

ہم آسانی سے مندرجہ ذیل مساوات کا استعمال کرتے ہوئے یمپلیفائر کے حصول کا حساب لگاسکتے ہیں جہاں ہم فائدہ کے مطابق مساوی مزاحم قدر منتخب کرسکتے ہیں یا اس کے برعکس ہوسکتے ہیں۔

یمپلیفائر حاصل (DC طول و عرض) (AF) = (1 + R2 / R3)

فریکوئینسی رسپانس وکر:

آئیے دیکھتے ہیں کہ ایکٹو لو پاس فلٹر یا بوڈ پلاٹ / فریکوئینسی رسپ منحنی خطوط کیا ہوگا: -

یہ آپٹ امپ نان الورٹنگ کنفیگریشن میں ایکٹو لو پاس فلٹر کا حتمی نتیجہ ہے ۔ ہم اگلی تصویر میں تفصیل کے ساتھ دیکھیں گے۔

جیسا کہ ہم دیکھتے ہیں کہ یہ غیر فعال لو پاس فلٹر کے ساتھ ایک جیسی ہے۔ شروعاتی تعدد سے لے کر ایف سی یا فریکوئینسی کٹ آف پوائنٹ یا کارنر فریکوینسی -3dB پوائنٹ سے شروع ہوگی ۔ اس تصویر میں فائدہ 20dB ہے ، لہذا کٹ آف تعدد 20dB - 3dB = 17dB ہے جہاں ایف سی پوائنٹ واقع ہے۔ ڈھال -20 ڈی بی فی دہائی ہے۔

قطع نظر قطع نظر ، ابتدائی نقطہ سے کٹ آف تعدد نقطہ تک اسے فلٹر کا بینڈوڈتھ کہا جاتا ہے اور اس کے بعد ، اسے پاس بینڈ کہا جاتا ہے جہاں سے گزرنے کی تعدد کی اجازت ہے۔

ہم آپٹ امپ وولٹیج گین کو تبدیل کر کے شدت کے حصول کا حساب لگاسکتے ہیں۔

حساب کتاب درج ذیل ہے

ڈی بی = 20 بلاگ (AF)

یہ اے ایف ڈی سی حاصل ہوسکتی ہے جس سے پہلے ہم نے مزاحم کار کی قیمت کا حساب لگا کر یا وؤٹ کو ون کے ساتھ تقسیم کرکے بیان کیا ہے۔

نان-انورٹنگ اور انورٹنگ یمپلیفائر فلٹر سرکٹ:

شروع میں دکھائے جانے والے اس فعال لو پاس فلٹر سرکٹ میں بھی ایک حد ہے۔ اس کے استحکام سے سمجھوتہ کیا جاسکتا ہے اگر سگنل کا منبع بدل گیا۔ جیسے کمی یا اضافہ۔

ایک معیاری ڈیزائن کی مشق استحکام کو بہتر بناسکتی ہے ، ان پٹ سے کیپسیٹر کو ہٹاتا ہے اور اسے آپپی امپ سیکنڈ فیڈ بیک ریسیسٹر کے ساتھ متوازی جوڑتا ہے ۔

یہاں سرکٹ نون-انورٹنگ ایکٹو لو پاس فلٹر-

اس اعداد و شمار میں ، اگر ہم ابتدا میں بیان کی گئی سرکٹری کے ساتھ اس کا موازنہ کریں تو ہم دیکھ سکتے ہیں کہ سندارتنظام سے متعلق استحکام کے لئے سندارتر پوزیشن کو تبدیل کردیا گیا ہے ۔ اس کنفیگریشن میں بیرونی رکاوٹ capacitors کے رد عمل پر کوئی اثر نہیں ڈالتا ہے ، اس طرح استحکام میں بہتری واقع ہوتی ہے ۔

اسی ترتیب پر اگر ہم آؤٹ پٹ سگنل کو الٹنا چاہتے ہیں تو پھر ہم آپٹ امپ کی انورٹنگ سگنل کنفیگریشن کا انتخاب کرسکتے ہیں اور اس الٹی اوپ امپ سے فلٹر کو جوڑ سکتے ہیں۔

الٹی ایکٹیویٹ کم پاس فلٹر کا سرکٹری نفاذ یہ ہے: -

یہ الٹی ترتیب میں ایک فعال لو پاس فلٹر ہے۔ آپٹ امپ الٹا مربوط ہے ۔ پچھلے حصے میں ان پٹ کو اوپ امپ کے مثبت ان پٹ پن میں جوڑا گیا تھا اور رائے کو سرکٹری بنانے کے لئے اوپ امپ منفی پن کا استعمال کیا جاتا ہے۔ یہاں سرکٹری الٹی۔ مثبت ان پٹ گراؤنڈ ریفرنس کے ساتھ منسلک ہے اور اوپی ایم پی منفی ان پٹ پن میں منسلک کیپسیٹر اور فیڈ بیک ریزٹر اس کو الٹی آپٹ امپ ترتیب کہا جاتا ہے اور آؤٹ پٹ سگنل ان پٹ سگنل کے مقابلے میں الٹا ہوجائے گا ۔

اتحاد حاصل یا وولٹیج پیروکار ایکٹو لو پاس فلٹر:

اب تک یہاں بیان کردہ سرکٹری وولٹیج حاصل کرنے اور بعد میں اضافے کے مقصد کے لئے استعمال کی جاتی ہے۔

ہم اسے اتحاد وحدت یمپلیفائر کا استعمال کرکے بنا سکتے ہیں ، اس کا مطلب ہے کہ آؤٹ پٹ طول و عرض یا فائدہ ان پٹ کے برابر ہوگا: 1x ۔ ون = ووٹ

ذکر کرنے کی ضرورت نہیں ، یہ ایک اوپی امپ ترتیب بھی ہے جسے اکثر وولٹیج فالوور ترتیب کے طور پر بیان کیا جاتا ہے جہاں آپٹ ایم پی نے ان پٹ سگنل کی عین مطابق نقل تیار کی۔

آئیے دیکھیں سرکٹ ڈیزائن اور وولٹیج فالوور کے طور پر آپپی امپ کو ترتیب دینے اور اتحاد کو فعال کم پاس فلٹر بنانے کا طریقہ:

اس شبیہہ میں ، آپپ امپ کے تاثرات کے خلاف مزاحمت کاروں کو ہٹا دیا گیا ہے۔ ریزٹر کے بجائے اوپ امپ کا منفی ان پٹ پن براہ راست آؤٹ پٹ آپمپ سے منسلک ہوتا ہے۔ اس آپٹ امپ کی ترتیب کو ولٹیج فالور کنفیگریشن کہا جاتا ہے ۔ فائدہ 1x ہے۔ یہ اتحاد حاصل کرنے والا متحرک کم پاس فلٹر ہے۔ یہ ان پٹ سگنل کی عین مطابق نقل تیار کرے گا۔

حساب کتاب کے ساتھ عملی مثال

ہم نان-انورٹنگ آپٹ امپ تشکیل میں فعال لو پاس فلٹر کا ایک سرکٹری ڈیزائن کریں گے۔

نردجیکرن: -

1. ان پٹ امپیڈینس 10 کلومیٹر
2. فائدہ 10x ہو گا
3. کٹ آف فریک 320 ہرٹج ہوگا

آئیے سرکٹری بنانے سے پہلے قدر کا حساب لگائیں: -

یمپلیفائر حاصل (DC طول و عرض) (AF) = (1 + R3 / R2) (AF) = (1 + R3 / R2) AF = 10

R2 = 1k (ہمیں ایک قدر منتخب کرنے کی ضرورت ہے؛ ہم نے حساب کی پیچیدگی کو کم کرنے کے لئے R2 کو 1k کے بطور منتخب کیا)۔

مل کر قیمت ڈال کر ہم حاصل کرتے ہیں

(10) = (1 + آر 3/1)

ہم نے حساب لگایا کہ تیسرے ریزسٹر کی قیمت 9k ہے ۔

اب ہمیں کٹ آف تعدد کے مطابق ریزسٹر کی قیمت کا حساب لگانے کی ضرورت ہے۔ چونکہ فعال لو پاس فلٹر اور غیر فعال کم پاس فلٹر اسی طرح کام کرتا ہے جس طرح فریکوئنسی کٹ آف فارمولا پہلے کی طرح ہے۔

آئیے کیپسیٹر کی قدر چیک کریں اگر کٹ آف تعدد 320 ہرٹج ہے تو ، ہم نے منتخب کیا ہے کہ ریزٹر کی قیمت 4.7k ہے ۔

ایف سی = 1 / 2πRC

ایک ساتھ تمام تر قیمت ڈال کر ہمیں مل جاتا ہے: -

اس مساوات کو حل کرنے سے ہمیں مل جاتا ہے کہ سندارتر کی قیمت تقریبا6 106nF ہے ۔

اگلا قدم فائدہ کا حساب لگانا ہے ۔ فائدہ کا فارمولا غیر فعال لو پاس فلٹر جیسا ہی ہے۔ ڈی بی میں حصول یا وسعت کا فارمولا مندرجہ ذیل ہے۔

20 بلاگ (اے ایف)

چونکہ آپٹ امپ کا فائدہ 10x ہے ڈی بی میں شدت 20 بلاگ (10) ہے۔ یہ 20dB ہے ۔

اب جیسا کہ ہم نے پہلے سے ہی اقدار کا حساب لیا ہے اب سرکٹ کی تعمیر کا وقت آگیا ہے۔ آئیے سب کو جوڑ کر سرکٹ بنائیں: -

ہم نے سرکٹ پہلے کی گئی اقدار کی بنیاد پر بنائی تھی۔ ہم فعال لو پاس فلٹر کے ان پٹ پر 10 ہ ہرٹج سے 1500 ہ ہرٹانس فریکوئنسی اور 10 پوائنٹس فی عشرہ فراہم کریں گے اور مزید تفتیش کریں گے کہ کٹ آف تعدد 320 ہ ہرٹ ہے یا نہیں یمپلیفائر کی پیداوار میں۔

یہ تعدد رسا منحنی خطوط ہے ۔ گرین لائن 10 ہ ہرٹز سے 1500 ہ ہرٹز تک شروع کی گئی ہے کیونکہ صرف تعدد کی اس حد کے لئے ان پٹ سگنل فراہم کیا جاتا ہے۔

جیسا کہ ہم جانتے ہیں کہ کارنر فریکونسی ہمیشہ زیادہ سے زیادہ گنجائش سے -3dB پر رہے گی۔ یہاں فائدہ 20dB ہے۔ لہذا ، اگر ہمیں پتہ چلتا ہے کہ -3 ڈی بی پوائنٹ کو صحیح تعدد مل جائے گا جہاں فلٹر زیادہ تعدد روکتا ہے۔

ہم کرسن 17 ڈی بی پر بطور (20dB-3dB = 17dB) کونے کی فریکوئنسی پر رکھتے ہیں اور 317.950Hz یا 318Hz حاصل کرتے ہیں جو 320Hz کے قریب ہے ۔

ہم کیپسیٹر کی قیمت کو عام طور پر 100nF میں تبدیل کر سکتے ہیں اور کونے کی فریکوینسی کا ذکر نہیں کرتے ہیں جو کچھ ہرٹز سے بھی متاثر ہوگا۔

دوسرا آرڈر ایکٹو لو پاس فلٹر:

ممکن ہے کہ ایک اوپیمپ میں مزید فلٹرز شامل کیے جائیں جیسے سیکنڈ آرڈر ایکٹو لو پاس فلٹر۔ ایسے معاملے میں جیسے غیر فعال فلٹر ، اضافی آر سی فلٹر شامل کیا جاتا ہے۔

آئیے دیکھتے ہیں کہ دوسرا آرڈر فلٹر سرکٹ کیسے بنایا گیا ہے۔

یہ دوسرا آرڈر فلٹر ہے۔ مندرجہ بالا اعداد و شمار میں ہم واضح طور پر دیکھ سکتے ہیں کہ دونوں فلٹرز ایک ساتھ شامل ہیں۔ یہ دوسرا آرڈر فلٹر ہے۔ یہ ایک وسیع پیمانے پر استعمال کیا جاتا فلٹر ہے اور صنعتی اطلاق یمپلیفائر ، میوزیکل سسٹم سرکٹری پاور ایمپلیفیکیشن سے پہلے ہے۔

جیسا کہ آپ دیکھ سکتے ہیں کہ وہاں ایک آپشن ہے۔ وولٹیج کا فائدہ ایک ہی ہے جیسا کہ پہلے دو ریزسٹروں کا استعمال کرتے ہوئے کہا گیا ہے۔

(اے ایف) = (1 + آر 3 / آر 2)

کٹ آف تعدد ہے

ایک دلچسپ بات یاد رکھنا اگر ہم مزید آپپی امپ شامل کرنا چاہتے ہیں جس میں پہلے آرڈر کے فلٹرز پر مشتمل ہے تو فائدہ ہر فرد کے ذریعہ ضرب ہوجائے گا ۔ الجھن میں؟ ہو سکتا ہے کہ ایک تدبیر ہماری مدد کرے گی۔

آپپی امپ میں جتنا زیادہ اضافہ ہوتا ہے اس سے زیادہ فائدہ ضرب ہوتا جاتا ہے ۔ مندرجہ بالا اعداد و شمار کو دیکھیں ، اس شبیہہ میں دو آپٹ امپ انفرادی آپٹ امپ کے ساتھ جھڑپے ہوئے ہیں۔ اس سرکٹ میں کاسکیڈڈ اوپی امپ ، اگر پہلے ایک میں 10x کا فائدہ ہو اور دوسرا 5x فائدہ کے لئے ہو تو پھر کل فائدہ 5 x 10 = 50x حاصل ہوگا۔

لہذا ، دو اوپی امپ کی صورت میں جھرن والے آپٹ امپ لو پاس فلٹر سرکٹ کی شدت یہ ہے: -

ڈی بی = 20 بلاگ (50)

اس مساوات کو حل کرکے یہ 34dB ہے۔ لہذا کاسٹنگ آپٹ امپ کم پاس فلٹر حاصل فارمولہ حاصل کرنا ہے

ٹی ڈی بی = 20 بلاگ (AF1 * AF2 * AF3 *…… افن)

جہاں ٹی ڈی بی = کل طول و عرض

اس طرح ایکٹو لو پاس فلٹر تعمیر کیا جاتا ہے۔ اگلے سبق پر ، ہم دیکھیں گے کہ ایکٹو ہائی پاس فلٹر کیسے بنایا جاسکتا ہے۔ لیکن اگلے سبق سے پہلے آئیے دیکھیں کہ ایکٹو لو پاس فلٹر کی ایپلی کیشنز کیا ہیں: -

درخواستیں

ایکٹیو لو پاس فلٹر کا استعمال متعدد جگہوں پر کیا جاسکتا ہے جہاں فائدہ یا تفاوت کے طریقہ کار کی حدود کی وجہ سے غیر فعال لو پاس فلٹر استعمال نہیں کیا جاسکتا ہے۔ اس کے علاوہ فعال لو پاس فلٹر کو درج ذیل مقامات پر استعمال کیا جاسکتا ہے: -

الیکٹرانکس میں کم پاس فلٹر بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔

ایکٹو لو پاس فلٹر کی کچھ درخواستیں یہ ہیں: -

1. پاور پرورش سے پہلے باس کی مساوات
2. ویڈیو سے متعلق فلٹرز۔
3. آسکلوسکوپ
4. باس آؤٹ کیلئے میوزک کنٹرول سسٹم اور باس فریکوئنسی ماڈلن کے ساتھ ساتھ ووفر اور ہائی باس آڈیو اسپیکرز سے پہلے۔
5. مختلف ولٹیج کی سطح پر متغیر کم تعدد فراہم کرنے کیلئے فنکشن جنریٹر۔
6. سے مختلف لہر پر تعدد کی شکل کو تبدیل کرنا۔