Aktivni filtri

Kaj so aktivni filtri?

The aktivni filtri To so tisti, ki imajo nadzorovane vire ali aktivne elemente, kot so operativni ojačevalniki, tranzistorji ali vakuumske cevi. Preko elektronskega vezja filter omogoča izpolnjevanje modeliranja funkcije prenosa, ki spremeni vhodni signal in daje izhodni signal v skladu z zasnovo.

Konfiguracija elektronskega filtra je običajno selektivna in izbirna merila je frekvenca vhodnega signala. Zaradi zgoraj navedenega bo filter, odvisno od vrste vezja (zaporedno ali vzporedno), omogočil prehod določenih signalov in blokiral preostale.

Na ta način bo značilno, da je izhodni signal rafiniran v skladu z oblikovalskimi parametri vezja, ki predstavlja filter.

Značilnosti aktivnih filtrov

- Aktivni filtri so analogni filtri, kar pomeni, da spreminjajo analogni signal (vhod), odvisno od frekvenčnih komponent.

- Zahvaljujoč prisotnosti aktivnih komponent (operativnih ojačevalnikov, vakuumskih cevi, tranzistorjev itd.) Ta vrsta filtrov poveča razdelek ali celoten izhodni signal glede na vhodni signal.

To je posledica amplifikacije energije zaradi uporabe operativnih ojačevalnikov (OPAM). To olajša pridobivanje resonance in visoko kakovostni faktor, ne da bi uporabljali induktorji. Svoje strani je faktor kakovosti - znan tudi kot Q -faktor merilo ostrine in učinkovitosti resonance.

- Aktivni filtri lahko kombinirajo komponente aktivnih in obveznosti. Slednje so osnovne komponente vezij: upori, kondenzatorji in induktorji.

- Aktivni filtri omogočajo kaskadne povezave, konfigurirani so za ojačanje signalov in po potrebi omogočajo integracijo med dvema ali več vezji.

Vam lahko služi: 50 najbolj znanih izumiteljev v zgodovini

- V primeru, da ima vezje operativne ojačevalnike, je izhodna napetost vezja omejena s napetostjo nasičenosti teh elementov.

- Odvisno od vrste vezja in nominalnih vrednosti aktivnih in obveznosti je aktivni filter zasnovan tako, da zagotavlja visoko vhodno impedanco in majhno izhodno impedanco.

- Proizvodnja aktivnih filtrov je ekonomska v primerjavi z drugimi vrstami sklopov.

- Za delovanje aktivni filtri zahtevajo vir hranjenja, po možnosti simetrični.

Filtri za prvo naročilo

Filtri prvega reda se uporabljajo za ublažitev signalov, ki so nad ali pod stopnjo zavrnitve, v večkratnih 6 decibelih vsakič, ko se frekvenca podvoji. Ta vrsta sklopov je običajno predstavljena z naslednjo funkcijo prenosa:

Ko števec in imenovalec izraza, morate:

- N (jω) je razred polinoma ≤ 1

- t je obratna kotna frekvenca filtra

- W_c To je kotna frekvenca filtra in je podana z naslednjo enačbo:

V omenjenem izrazu f_c Je frekvenca rezanja filtra.

Frekvenca rezanja je tista mejna frekvenca filtra, za katerega se sproži slabljenje signala. Odvisno od konfiguracije filtra (nizka prehod, visok prehod, pasovi prehodi ali odpravlja pasove), je učinek zasnove filtra natančno predstavljen iz frekvence rezanja.

V posebnem primeru filtrov prvega naročila so lahko le nizki ali visoki korak.

Filtri z nizkim prehodom

Ta vrsta filtrov omogoča najnižje frekvence in zmanjšuje ali zavira frekvence, večje od frekvence rezanja.

Lahko vam služi: vhodne naprave: značilnosti, kakšne so uporabe, vrste, primeri

Funkcija prenosa za filtre z nizkim prehodom je naslednja:

Amplituda in fazni odziv te funkcije prenosa je:

Nizko aktivni prehodni filter lahko izpolnjuje funkcijo oblikovanja z uporabo vhodnih in ozemljitvenih uporov, skupaj z operativnimi ojačevalniki ter konfiguracijami konfiguracij in kondenzatorjev vzporedno. Spodaj je primer koraka aktivnega vezja pod vlagateljem:

Parametri funkcije prenosa za to vezje so:

Filtri prehajajo visoko

Z visokim prehodom filtri imajo nasproten učinek v primerjavi z nizkimi filtri. To pomeni, da ta vrsta filtrov zmanjšuje nizke frekvence in omogoča, da se visoke frekvence minevajo.

Tudi glede na konfiguracijo vezja lahko filtri z visokim korakom izboljšajo signale, če imajo v ta namen posebej razporejeni operativni ojačevalniki. Funkcija prenosa visoko -rednega filtra z visokim aktivnim korakom je naslednja:

Odziv v amplitudi in v sistemski fazi je:

Aktivni filter z visokim prehodom uporablja upor in serije kondenzatorjev na vhodu v vezje, pa tudi upor na ozemljitveni poti, da izpolni funkcijo povratne impedance. Spodaj je primer aktivnega vezja High Inverter:

Parametri funkcije prenosa za to vezje so:

Drugi -naročili filtri

Filtri drugega naročila se običajno dobijo pri izdelavi filtrirnih priključkov prvega naročila, da dobimo bolj zapleteno sklop, ki omogoča selektivne frekvence nastavitve.

Splošni izraz za funkcijo prenosa filtra drugega reda je:

Ko števec in imenovalec izraza, morate:

Vam lahko služi: 10 najpomembnejših elementov Excela

- N (jω) je razred polinoma ≤ 2.

- W_tudi To je kotna frekvenca filtra in je podana z naslednjo enačbo:

V tej enačbi f_tudi To je značilna frekvenca filtra. V primeru, da je vezje RLC (upor, induktor in serijski kondenzator).

Resonančna frekvenca je frekvenca, v kateri sistem doseže največjo stopnjo nihanja.

- ζ je faktor dušenja. Ta dejavnik določa sposobnost sistema, da ublaži vhodni signal.

Iz faktorja dušenja pa se faktor kakovosti filtra pridobi z naslednjim izrazom:

Odvisno od zasnove impedance vezja so lahko aktivni filtri v drugem naročilu: filtri z nizkim korakom, filtri z visokim prehodom in filtri za pasovne pasove.

Aktivne aplikacije filtre

Aktivni filtri se uporabljajo v električnih omrežjih, da se zmanjšajo motnje v omrežju, zaradi povezave nelinearnih obremenitev.

Te motnje lahko prežemamo s kombiniranjem aktivnih in obveznosti ter spreminjanjem vhodnih impedance in konfiguracij RC v celotnem sklopu.

V električnih električnih omrežjih se aktivni filtri uporabljajo za zmanjšanje trenutnih harmonikov, ki krožijo po omrežju med aktivnim filtrom in vozliščem električne energije.

Prav tako aktivni filtri pomagajo uravnotežiti povratne tokove, ki krožijo skozi nevtralno, in harmonike, povezane s tem trenutnim cirkulacijo in sistemsko napetostjo.

Poleg tega aktivni filtri izpolnjujejo odlično funkcijo v zvezi s popravkom faktorja moči medsebojno povezanih električnih sistemov.