Tasarım LC düşük geçişli filtreler Ultra düşük frekans (ULF) uygulamaları (genellikle 1 Hz'nin altında), bu tür frekanslarda pasif bileşenlerin pratik olmaması nedeniyle bazı benzersiz zorluklar ortaya çıkarır. Aşağıda temel zorluklar listelenmiştir:

1. Uygulanamayacak Kadar Büyük Endüktör (L) ve Kapasitör (C) Değerleri

Bir LC alçak geçiren filtrenin kesme frekansı (\(f_c\)) şu şekilde verilir:

Çok düşük frekanslar için (örneğin 0,1 Hz), L ve C son derece büyük olmalıdır (örneğin Henri ve Farad), bu da pasif bileşenleri hantal, pahalı ve kayıplı hale getirir.

2. Bileşen İdeal Olmayanlıkları

Endüktör Sorunları:

Büyük indüktörler yüksek DC direncine (DCR) maruz kalırlar ve bu da önemli I²R kayıplarına neden olur.

Büyük indüktörlerde çekirdek doygunluğu ve doğrusal olmayanlık sinyal davranışını bozar.

Parazitik kapasitans sorunlu hale gelir ve yüksek frekanslı reddi etkiler.

Kondansatör Sorunları:

Elektrolitik kapasitörler (büyük kapasitanslar için gereklidir) yüksek ESR'ye (Eşdeğer Seri Direnç) sahiptir ve bu da filtre verimliliğini azaltır.

Kaçak akım ve dielektrik emilimi sinyal bütünlüğünde hatalara neden olur.

3. Bileşen Toleranslarına Duyarlılık

L veya C'deki küçük değişiklikler (üretim toleransları, sıcaklık kayması veya yaşlanma nedeniyle) kesme frekansında önemli kaymalara neden olur.

Çok büyük bileşenlerde sıkı tolerans elde etmek zor ve pahalıdır.

4. Zayıf Geçici Tepki ve Yüksek Zaman Sabitleri

Filtrenin zaman sabiti (τ = L/R veya RC) aşırı derecede büyük hale gelir ve bu da şu sonuçlara yol açar:

Yavaş yerleşme süreleri (adım tepkileri için istenmeyen bir durumdur).

Aşırı faz gecikmeleri, filtreyi gerçek zamanlı kontrol sistemleri için uygunsuz hale getirir.

5. Gürültü ve Girişim Duyarlılığı

Çok düşük frekanslarda 1/f gürültüsü (titreşim gürültüsü) baskın hale gelerek sinyal kalitesini düşürür.

Büyük indüktörler ve kapasitörler anten görevi görerek elektromanyetik girişimi (EMI) alırlar.

6. Alternatif Çözümler Sıklıkla Gerekir

Pasif bileşenlerin pratik olmaması nedeniyle tasarımcılar sıklıkla şu yöntemlere başvururlar:

Aktif filtreler (büyük L/C değerlerini simüle etmek için op-amp, OTA veya jiratör kullanır).

Anahtarlı kapasitör filtreleri (programlanabilir kesme frekansları için).

Dijital filtreleme (Hassas kontrol için DSP tabanlı yaklaşımlar).

Çözüm:

Sırasında LC filtreleri Yüksek frekanslar için basit ve etkilidirler, ancak ultra düşük frekans uygulamalarında kullanımları bileşen boyutu, kayıplar, toleranslar ve gürültü ile sınırlıdır. Bu gibi durumlar için aktif filtreleme teknikleri veya dijital sinyal işleme genellikle daha iyi alternatiflerdir.

Yun Micro, rf pasif bileşenlerin profesyonel üreticisi olarak, bant geçiren filtre, alçak geçiren filtre, yüksek geçiren filtre, bant durdurucu filtre dahil olmak üzere 40 GHz'e kadar boşluk filtreleri sunabilir.

Bizimle iletişime geçmekten memnuniyet duyarız: liyong@blmicrowave.com