Доброго времени суток.
Есть задача - собрать band-pass фильтр для аудиочастот, который бы отсекал частоты достаточно круто. Обычный RC+CR фильтр даёт очень пологое отсечение: например, для частот 900-1100 Hz с Q=0.707, особой разницы на выходе в амплитуде между сигналами 1500 и 2000 герц не заметно.
Я обратил внимание на фильтры Баттерворта и составил схему, изображение которой лежит во вложении. Значения элементов рассчитаны с помощью вот этой ссылки: http://wetnet.net/rf_design/3pole.main.cgi. Всё, вроде, работает прекрасно (по крайней мере, в симуляции).
Только вот смущает меня одна тонкость: для расчёта фильтра обязательно нужно учитывать входной импеданс. Но, насколько я знаю, подобными вещами нужно заморачиваться при длине волны, сопоставимой с длиной проводника: на мегагерцовых частотах при передаче сигнала на километры. У меня же условия гораздо проще: всего лишь снятие сигнала с выхода звуковой карты или плеера на расстоянии до пяти метров (при этом импеданс, понятное дело, может быть любым).
В связи с этим у меня вопрос: какой импеданс нужно брать при расчётах и важно ли это в принципе?

От выходного сопротивления источника сигнала зависит добротность и частотные свойства входного LC-LC контура.
Одно не пойму, если используется ОУ, то зачем ставить LC контура? Сверхжесткие требования по стабильности?
http://analogiu.ru/6/6-5-2-1.html схемы 2.29, 2.30
#77

По поводу "резкого вырезания" - вовсе не просто так стараются не использовать высокодобротные фильтры. Они:
1. сильно крутят фазу
2. обязательно создадут резонансный выброс на передаточной характеристике
3. крайне чувствительны к точности и стабильности элементов, особенно реактивных
4. задерживают сигнал, причем этот сдвиг различен для разных частей спектра, что сильно искажает сигнал.
А посему, лучше НЕ использовать высокодобротные фильтры. Если очень надо вырезать какую-то часть спектра, то используют полосовые фильтры - от них меньше вреда. Как частный случай, комбинация из сильного полосового фильтра и слабенького ФНЧ, вред от такой реализации проявляется только в области частот около полосового фильтра.

serj
От фильтра мне в первую очередь важно крутое отсечение частот. Т.е., если мне надо резать всё, что вне диапазона 950-1050 Hz, то я хочу, чтобы уже при 940 герцах амплитуда упала раза в два, а при 900 или 1100 - вообще до нуля. При этом мне не сильно важно отсутствие фазового сдвига - пусть будет хоть 180 градусов; даже искажение сигнала мне не особо критично. Данные будут использоваться для дальнейшей обработки, в первую очередь амплитуд (громкости, в данном случае) сигнала на выбранных частотах.
Операционный усилитель я поставил в схему для изоляции частей схемы "до" и "после" ОУ + для подавления упомянутого вами резонансного выброса + для того, чтобы обеспечить приемлемый ток при, собственно, обработке сигнала.


По-моему, мы с вами неконсистентны в терминологии. "Полосовой фильтр" - это ведь, собственно, и есть band-pass filter, правильно? И LC контуры - лишь частный пример их реализации?
Поэтому, какую именно реализацию вы предлагаете использовать? RLC - как показано здесь? Или всё-таки каскад RC фильтров?
Обычный каскад ФНЧ+ФВЧ с двумя резисторами и двумя конденсаторами даёт очень-очень плохое отсечение - и чем выше частоты, тем отсечение хуже. Причём, использование активных фильтров с обратной связью (ОУ), ситуацию исправляет не очень хорошо - хотя, может, я что-то не так делаю.

И спасибо за ссылку. Познавательно. Странно, что в выдаче Гугла я этого сайта не видел.

"мне надо резать всё, что вне диапазона 950-1050 Hz" ???
Что понимается под обработкой уровня? Пороговое переключение? Тогда схема так не делается. NE567

serj
Подразумевается передача сигнала, пусть и искажённого, дальше - например, на порт микроконтроллера (после определённых преобразований), или на аналоговую схему, или и туда и туда.
NE567 - 6 долларов за штуку, многовато.

псссссссс ... KA567 - 51 руб; LM567 - 80 руб. Если искать по барахолкам и развалам, то цена от 10 рублей.

serj Может, у вас так. У нас - 6 долларов (или даже дороже), а радиобарахолки не распространены.
И всё-таки, если по теме. Какую конструкцию фильтра лучше использовать в данном случае?

Полосовой фильтр. Например рис 2.39.
После этого рисунка приведен пример расчета для полосы 9.95 Гц - 10.05 Гц (добротность 100). Если пропорционально уменьшить емкости и сопротивления, то получится искомое "950-1050 Hz". Если столь высокая добротность не нужна (вида 995 Гц - 10050 Гц), ее легко снизить - формулы приведены.
Да, операционник требуется довольно быстродействующий. LM358 с этим не справится. Скажем TL082.

Но мне больше нравится вариант 2.40 - не инвертируется фаза, выше входное сопротивление.