غیر فعال بینڈ پاس فلٹر: سرکٹ، ورکنگ، گین اور اس کی ایپلی کیشنز

فلٹر سرکٹس الیکٹرانک سرکٹس کے اندر تعدد کو فلٹر کرتے ہیں۔ یہ سرکٹس ریزسٹرس اور کے امتزاج کا استعمال کرتے ہیں۔ capacitors ان کے بنیادی تعمیراتی بلاکس کے طور پر۔ یہ فلٹر سرکٹ رییکٹیفائر سرکٹ کے بعد پاور سپلائی بلاک ڈایاگرام میں ضروری ہے کیونکہ یہ ایک پلسٹنگ AC کو DC میں تبدیل کرتا ہے اور یہ صرف ایک ہی سمت میں سپلائی کرتا ہے۔ ایک فلٹر سرکٹ دستیاب AC اجزاء کو درست شدہ آؤٹ پٹ کے اندر الگ کرتا ہے اور DC جزو کو بوجھ تک پہنچنے کی اجازت دیتا ہے۔ ان میں سے مختلف قسم کے فلٹرز دستیاب ہیں۔ بینڈ پاس فلٹر (BPF) اقسام میں سے ایک ہے. یہ فلٹر تعدد کی ایک مخصوص حد میں تعدد کی اجازت دیتا ہے اور جب حد سے باہر ہوتا ہے تو تعدد کو کم کرتا ہے۔ یہ فلٹرز مختلف اقسام میں دستیاب ہیں لیکن غیر فعال BPF اقسام میں سے ایک ہے۔ لہذا، یہ مضمون ایک پر مختصر معلومات فراہم کرتا ہے۔ غیر فعال بینڈ پاس فلٹر اس کا کام کرنا، اور اس کی ایپلی کیشنز۔

ایک غیر فعال بینڈ پاس فلٹر کیا ہے؟

لو پاس فلٹر اور ہائی پاس فلٹر دونوں کے امتزاج کو غیر فعال بینڈ پاس فلٹر کے نام سے جانا جاتا ہے۔ اس قسم کا فلٹر تعدد کے ایک مخصوص بینڈ کی اجازت دیتا ہے اور باقی تمام تعدد کو روکتا ہے۔ یہ ایک الیکٹریکل سرکٹ ہے جو صرف R, C اور L جیسے غیر فعال عناصر کا استعمال کرتا ہے۔ لہٰذا یہ فلٹر ایل پی ایف اور ایچ پی ایف جیسے دو فلٹروں کو کاسکیڈنگ کرکے بنایا گیا ہے۔ ایک غیر فعال بینڈ پاس فلٹر کا بنیادی استعمال ایک میں ہے۔ آڈیو یمپلیفائر . بعض اوقات آڈیو ایمپلیفائرز میں، ہمیں ایک مخصوص فریکوئنسی رینج درکار ہوتی ہے جو 0 ہرٹز سے شروع نہیں ہوتی ہے اور نہ ہی زیادہ فریکوئنسی، حالانکہ ہمیں فریکوئنسی بینڈ کی ایک مخصوص رینج کی ضرورت ہوتی ہے، یا تو یہ وسیع ہو یا تنگ رینج۔

غیر فعال بینڈ پاس فلٹر سرکٹ ڈایاگرام

غیر فعال فلٹر صرف غیر فعال اجزاء استعمال کرتا ہے جیسے کہ؛ مزاحمت کرنے والے، inductors اور capacitors. اس طرح، غیر فعال بینڈ پاس فلٹر غیر فعال اجزاء کو بھی استعمال کرسکتا ہے اور یہ استعمال نہیں کرتا ہے آپریشنل یمپلیفائر پروردن کے لئے. ایک فعال بینڈ پاس فلٹر جیسا ایمپلیفیکیشن حصہ غیر فعال بینڈ پاس فلٹر میں موجود نہیں ہے۔ غیر فعال بینڈ پاس فلٹر سرکٹ ڈایاگرام میں ہائی پاس اور لو پاس فلٹر سرکٹس بھی شامل ہیں۔ لہذا سرکٹ کا پہلا حصہ غیر فعال HPF کے لئے ہے جبکہ سرکٹ کا دوسرا حصہ غیر فعال LPF کے لئے ہے۔

غیر فعال بینڈ پاس فلٹر ڈیزائن

غیر فعال بینڈ پاس فلٹر ڈیزائن آسانی سے استعمال کیا جا سکتا ہے مزاحم اور capacitors. غیر فعال بینڈ پاس فلٹر سرکٹ کو کسی طاقت کی ضرورت نہیں ہوتی ہے اور اسے کسی فعال امپلیفیکیشن کے لیے استعمال نہیں کیا جاتا ہے۔ اس قسم کے بینڈ پاس فلٹرز کو ایک فعال سرکٹ کے علاوہ ایمپلیفیکیشن فراہم کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے لیکن بذات خود وہ کوئی پرورش فراہم نہیں کرتے ہیں۔ یہ فلٹرز HPF اور LPF کے امتزاج کے ساتھ بنائے گئے ہیں۔

اس سرکٹ کو بنانے کے لیے درکار اجزاء میں بنیادی طور پر شامل ہیں۔ capacitors - 1nF اور 1μF، ریزسٹرس - 150Ω اور 16KΩ۔ اس سرکٹ کو بنانے کے لیے اس سرکٹ کو صرف ریزسٹرس اور کیپسیٹرز کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس فلٹر سرکٹ کے لیے، پاس بینڈ 1KHz سے لے کر 10KHz تک ریزسٹرس اور کپیسیٹر کی منتخب کردہ اقدار کے لیے ہے۔ اگر ہم ان تعدد میں ترمیم کرتے ہیں تو، ریزسٹرس اور کیپسیٹرز کی قدروں کو تبدیل کرنے کی ضرورت ہے۔

اس سرکٹ کے دو حصے ہیں جیسے ہائی پاس فلٹر اور اے کم پاس فلٹر . اس سرکٹ کا پہلا حصہ HPS بنانے کے لیے R1 اور C1 پر مشتمل ہے۔ لہذا یہ فلٹر تمام تعدد کو صرف اس نقطہ پر اجازت دیتا ہے جسے یہ بنیادی طور پر گزرنے کے لئے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ یہ فلٹر ڈیزائن صرف لوئر کٹ آف فریکوئنسی پوائنٹ بناتا ہے لیکن اس سرکٹ میں مطلوبہ لوئر کٹ آف فریکوئنسی پوائنٹ 1KHz ہے۔ لہذا، HPF 1KHz سے اوپر کی تعدد کی اجازت دیتا ہے۔
کم کٹ آف فریکوئنسی کا حساب درج ذیل فارمولے سے لگایا جا سکتا ہے۔

کم کٹ آف فریکوئنسی = 1/2πR1C1۔

ہم ریزسٹر اور کپیسیٹر کی قدروں کو جانتے ہیں جیسے؛ R1 = 150Ω اور C1 = 1μF، تو ان اقدار کو اوپر کی مساوات میں بدل دیں، اور ہم حاصل کر سکتے ہیں۔

کم کٹ آف فریکوئنسی = 1/2π(150Ω)*(1μF) => 1061 Hz => 1KHz۔

یہ فلٹر 1KHz سے اوپر کی تمام فریکوئنسیوں کی اجازت دیتا ہے اور صرف تمام فریکوئنسیوں کو روکتا ہے یا 1KHz کے نیچے تمام فریکوئنسیوں کو بہت کم کرتا ہے۔

اسی طرح، اس سرکٹ کا دوسرا حصہ ایل پی ایف بنانے کے لیے ریزسٹر R2 اور Capacitor C2 پر مشتمل ہے۔ یہ فلٹر تمام تعدد کو کٹ آف پوائنٹ کے نیچے روکتا ہے۔

یہاں ہمیں اس فلٹر سرکٹ کے اندر 10 KHz ہونے کے لیے زیادہ کٹ آف فریکوئنسی کی ضرورت ہے، اس طرح یہ سرکٹ 10 KHz سے کم تمام فریکوئنسیوں کو پاس کرنے کی اجازت دیتا ہے اور 10 KHz پوائنٹ سے اوپر کی تمام فریکوئنسیوں کو روکتا ہے۔
اعلی کٹ آف فریکوئنسی کا حساب لگانے کا فارمولا کم کٹ آف فریکوئنسی کے برابر ہے، فریکوئنسی => 1/2π R2C2

ہم ریزسٹر R2 اور Capacitor C2 کی قدروں کو جانتے ہیں جیسے؛ R2 = 16KΩ & C2 = 1nF، لہذا مندرجہ بالا مساوات میں ان دو اقدار کو تبدیل کریں تو ہم حاصل کر سکتے ہیں؛

زیادہ کٹ آف فریکوئنسی = 1/2π(16KΩ)*(1nF)= 9952Hz => 10KHz۔

اس طرح، HPF نچلے کٹ آف پوائنٹ سے اوپر تمام تعدد کی اجازت دیتا ہے جبکہ LPF اعلی کٹ آف فریکوئنسی کے تحت تمام تعدد کی اجازت دیتا ہے۔ لہذا یہ ایک بینڈ پاس فلٹر بنائے گا جہاں فلٹر میں نچلی اور اعلی کٹ آف فریکوئنسی کے درمیان پاس بینڈ ہوتا ہے۔

HPF سے LPF پر لوڈنگ اثر سے بچنے کے لیے، یہ تجویز کیا جاتا ہے کہ R2 ریزسٹر کی قدر R1 ریزسٹر سے 10 (یا) سے نیچے ہونی چاہیے۔ اس سرکٹ میں، ہم R2 ریزسٹر کی قدر کو 100 گنا زیادہ بناتے ہیں۔

کام کرنا

یہ سرکٹ کم پاس فلٹر اور کے درمیان مکمل طاقت کے سگنل کی اجازت دے کر کام کرتا ہے۔ ہائی پاس فلٹر تعدد اگر لو پاس فلٹر (LPF) 2KHz فریکوئنسی کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے جبکہ ہائی پاس فلٹر (HPF) کو 200Hz فریکوئنسی کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، تو یہ سرکٹ 200Hz اور 2KHz کے درمیان تقریباً پوری طاقت یا مکمل طاقت کے ساتھ آؤٹ پٹ سگنل تیار کرتا ہے۔

جب پیدا ہونے والے سگنل اس رینج سے باہر ہوتے ہیں تو فریکوئنسی بہت کم ہو جاتی ہے، اس طرح پاس بینڈ کے اندر سگنل کے طول و عرض کے مقابلے میں ان کے طول و عرض بہت کم ہوتے ہیں۔ پاس بینڈ سے مراد ہائی پاس اور لو پاس فلٹرز کے درمیان سگنلز ہیں جو پوری طاقت کے ساتھ گزرے ہیں۔

یہاں، پاس بینڈ 200Hz سے 2 KHz ہے پھر کم کٹ آف فریکوئنسی 200Hz ہے اور ہائی کٹ آف فریکوئنسی 2 KHz ہے۔ پاس بینڈ میں، یہ دو تعدد پاس بینڈ کے اندر دو پوائنٹس ہیں جہاں طول و عرض کے اندر 3dB ڈراپ ہے۔ تو یہ ڈراپ 0.707VPEAK کے برابر ہے۔

درج ذیل بینڈ پاس گراف میں، چوٹی کا طول و عرض (VPEAK) ہے۔ یہاں جب بھی آپ کو یہ دو تعدد ملے گا تو طول و عرض گر جائے گا۔ ایک بار جب یہ 0.707VPEAK حاصل کر لیتا ہے، تو یہ 3dB کٹ آف پوائنٹ ہے جو نصف زیادہ سے زیادہ طاقت کی نشاندہی کرتا ہے۔ 3dB کٹ آف پوائنٹس کے بعد، طول و عرض میں زبردست کمی واقع ہوتی ہے، اس طرح کٹ آف فریکوئنسیوں سے باہر کی فریکوئنسی انتہائی کم ہوتی ہے۔

یہاں ہمارے پاس دو اہم تعدد ہیں؛ کم کٹ آف فریکوئنسی 1 KHz پر اور زیادہ کٹ آف فریکوئنسی 10 KHz پر۔ لہذا سینٹر فریکوئنسی اعلی اور کم کٹ آف فریکوئنسی کے درمیان فریکوئنسی کے طور پر جانا جاتا ہے جو فارمولہ √(f1)(f2) => √ (1061) (9952) => 3249 ہرٹز استعمال کرکے ماپا جاتا ہے۔

اس فریکوئنسی کے ارد گرد آؤٹ پٹ سگنل پوری طاقت رکھتا ہے اور اپنی بلند ترین قیمت پر ہے۔ جب ہم اس فریکوئنسی کے قریب پہنچ جائیں گے، تو قدر طول و عرض کے اندر کم یا کم ہو جائے گی۔ کٹ آف فریکوئنسی پر طول و عرض 0.707VPEAK ہے۔ مثال کے طور پر، اگر VPEAK کٹ آف فریکوئنسی پر چوٹی سے چوٹی تک 10 وولٹ کی پیمائش کرتا ہے، تو طول و عرض تقریبا 7V ہے کیونکہ 10V * 0.707V => 7V ہے۔

غیر فعال بینڈ پاس فلٹر کا فائدہ

غیر فعال بینڈ پاس فلٹر کا فائدہ ہمیشہ ان پٹ سگنل سے نیچے ہوتا ہے، لہذا آؤٹ پٹ کا فائدہ اتحاد سے کم ہوتا ہے۔ سینٹر فریکوئنسی پر آؤٹ پٹ سگنل فیز کے اندر ہوتا ہے، حالانکہ سینٹر فریکوئنسی کے نیچے آؤٹ پٹ سگنل +90° شفٹ کے ساتھ فیز کی قیادت کرتا ہے اور سینٹر فریکوئنسی کے اوپر آؤٹ پٹ سگنل فیز کے اندر -90° فیز شفٹ تک پیچھے رہ جائے گا۔ جب بھی ہم دو فلٹرز کے درمیان برقی تنہائی فراہم کرتے ہیں تو ہم بہتر فلٹر کی کارکردگی حاصل کر سکتے ہیں۔

ایپلی کیشنز

دی غیر فعال بینڈ پاس فلٹرز کی ایپلی کیشنز مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• Passive Band Pass Filter مخصوص فریکوئنسیوں کو الگ کرنے یا فلٹر کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جو تعدد کی مخصوص بینڈ (یا) رینج میں ہوتی ہیں۔
• یہ فلٹرز آڈیو ایمپلیفائر سرکٹس یا ایپلی کیشنز کے اندر استعمال ہوتے ہیں جیسے؛ پری ایمپلیفائر ٹون کنٹرولز (یا) لاؤڈ اسپیکر کراس اوور فلٹرز۔
• یہ اندر اندر ٹرانسمیٹر اور رسیور سرکٹس پر لاگو ہوتے ہیں۔ وائرلیس مواصلات درمیانہ

اس طرح، یہ ایک غیر فعال کا ایک جائزہ ہے بینڈ پاس فلٹر، سرکٹس کام کرنا، اور ان کی ایپلی کیشنز۔ یہ فلٹر HPF اور LPF کا مجموعہ ہے اور یہ منتخب فریکوئنسی رینج کی اجازت دیتا ہے۔ یہ فلٹر سرکٹ تعدد کی وسیع اور تنگ رینج کی اجازت دیتا ہے۔ زیادہ اور کم کی کٹ آف فریکوئنسی بنیادی طور پر فلٹر ڈیزائن پر منحصر ہے۔ یہاں آپ کے لیے ایک سوال ہے، بی پی ایف کیا ہے؟