Aktywne filtry

Jakie są aktywne filtry?

aktywne filtry Są to te, które mają kontrolowane źródła lub elementy aktywne, takie jak wzmacniacze operacyjne, tranzystory lub rurki próżniowe. Za pośrednictwem obwodu elektronicznego filtr pozwala przestrzegać modelowania funkcji transferu, która zmienia sygnał wejściowy i podać sygnał wyjściowy zgodnie z projektem.

Konfiguracja filtra elektronicznego jest zwykle selektywna, a kryteria wyboru to częstotliwość sygnału wejściowego. Z powodu powyższego, w zależności od rodzaju obwodu (w szeregu lub równolegle) filtr pozwoli na przejście niektórych sygnałów i zablokować resztę pozostałych.

W ten sposób sygnał wyjściowy zostanie scharakteryzowany poprzez udoskonalenie zgodnie z parametrami projektowymi obwodu, który stanowi filtr.

Charakterystyka aktywnych filtrów

- Aktywne filtry są filtrami analogowymi, co oznacza, że ​​modyfikują sygnał analogowy (wejście) w zależności od składników częstotliwości.

- Dzięki obecności aktywnych komponentów (wzmacniacze operacyjne, rurki próżniowe, tranzystory itp.), Ten typ filtrów zwiększa sekcję lub cały sygnał wyjściowy, w odniesieniu do sygnału wejściowego.

Wynika to z wzmocnienia energii ze względu na zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych (OPAMS). Ułatwia to uzyskiwanie rezonansu i współczynnik wysokiej jakości, bez użycia induktorów. Ze swojej strony współczynnik jakości - znany również jako czynnik Q -czynnik jest miarą ostrości i wydajności rezonansu.

- Aktywne filtry mogą łączyć komponenty aktywne i zobowiązania. Te ostatnie to podstawowe elementy obwodów: rezystancje, kondensatory i indukcyjne.

- Aktywne filtry umożliwiają połączenia kaskadowe, są skonfigurowane do wzmacniania sygnałów i umożliwiania integracji dwóch lub więcej obwodów.

Może ci służyć: 50 najbardziej znanych wynalazców w historii

- W przypadku, gdy obwód ma wzmacniacze operacyjne, napięcie wyjściowe obwodu jest ograniczone przez napięcie nasycenia tych elementów.

- W zależności od rodzaju obwodu oraz nominalnych wartości aktywnych i zobowiązań, aktywny filtr można zaprojektować w celu zapewnienia wysokiej impedancji wejściowej i małej impedancji wyjściowej.

- Produkcja aktywnych filtrów jest ekonomiczna w porównaniu z innymi rodzajami zgromadzeń.

- Aby działać, aktywne filtry wymagają źródła karmienia, najlepiej symetrycznego.

Filtry pierwszego zamówienia

Filtry pierwszego rzędu są używane do złagodzenia sygnałów powyżej lub poniżej stopnia odrzucenia, w wielokrotnościach 6 decybeli za każdym razem, gdy częstotliwość jest podwojona. Ten typ zespołów jest zwykle reprezentowany przez następującą funkcję transferu:

Kiedy licznik i mianownik wyrażenia, musisz:

- N (jω) jest wielomianem ocen ≤ 1

- T jest odwrotnością częstotliwości kątowej filtra

- W_C Jest to częstotliwość kątowa filtra i jest podana przez następujące równanie:

We wspomnianym wyrażeniu f_C Jest to częstotliwość cięcia filtra.

Częstotliwość cięcia polega na tym, że częstotliwość graniczna filtra, dla której indukowane jest tłumienie sygnału. W zależności od konfiguracji filtra (niskie przejście, wysokie przejście, pasma przechodzą lub eliminuje pasma), efekt projektowania filtra jest precyzyjnie przedstawiony z częstotliwości cięcia.

W konkretnym przypadku filtrów pierwszego rzędu mogą być one tylko niskie lub wysoki krok.

Filtry o niskiej przepustce

Ten typ filtrów pozwala na najniższe częstotliwości i tłumi lub tłumi częstotliwości większe niż częstotliwość cięcia.

Może ci służyć: urządzenia wejściowe: Charakterystyka, jakie są zastosowanie, typy, przykłady

Funkcja transferu dla filtrów niskich przepustek jest następująca:

Amplituda i odpowiedź fazowa tej funkcji przenoszenia wynosi:

Niski filtr fragmentu aktywnego może wypełnić funkcję projektową przy użyciu rezystancji wejściowych i uziemiających, wraz z wzmacniaczami operacyjnymi oraz konfiguracją oporu i kondensacji. Poniżej znajduje się przykład aktywnego kroku obwodu pod inwestorem:

Parametry funkcji transferu tego obwodu to:

Filtry przechodzi wysokie

Ze swojej strony filtry o wysokim przejściu mają odwrotny efekt, w porównaniu z filtrami o niskim przejściu. Oznacza to, że ten rodzaj filtrów osłabia niskie częstotliwości i umożliwia przejście wysokich częstotliwości.

Nawet, w zależności od konfiguracji obwodu, filtry o wysokim stopniu mogą wzmacniać sygnały, jeśli mają w tym celu specjalnie ułożone wzmacniacze operacyjne. Funkcja przesyłania filtra o wysokiej aktywności o wysokim rzędu jest następująca:

Odpowiedź amplitudy i w fazie systemowej wynosi:

Aktywny filtr wysokiego przejścia wykorzystuje kondensatory oporowe i szeregowe przy wejściu do obwodu, a także oporność na ścieżce uziemienia, aby wypełnić funkcję funkcji impedancji sprzężenia zwrotnego. Poniżej znajduje się przykład aktywnego obwodu wysokiego falownika:

Parametry funkcji transferu tego obwodu to:

Drugie filtry zamówienia

Filtry drugiego rzędu są zwykle uzyskiwane przy wykonywaniu połączeń filtra pierwszego zamówienia w szeregu, aby uzyskać bardziej złożony zespół, który umożliwia selektywne strojenie częstotliwości.

Ogólne wyrażenie funkcji przenoszenia filtra drugiego rzędu jest:

Kiedy licznik i mianownik wyrażenia, musisz:

Może ci służyć: 10 najważniejszych elementów Excel

- N (jω) jest wielomianem ocen ≤ 2.

- W_albo Jest to częstotliwość kątowa filtra i jest podana przez następujące równanie:

W tym równaniu f_albo Jest to charakterystyczna częstotliwość filtra. W przypadku obwodu RLC (rezystancja, induktor i kondensator szeregowy).

Z kolei częstotliwość rezonansu to częstotliwość, w której system osiąga maksymalny stopień oscylacji.

- ζ to współczynnik tłumienia. Ten współczynnik określa pojemność systemu do amortyzacji sygnału wejściowego.

Z kolei od współczynnika tłumienia współczynnik jakości filtra jest uzyskiwana przez następujące wyrażenie:

W zależności od projektu impedancji obwodu, aktywne filtry drugiego rzędu mogą być: filtry o niskim stopniu, filtry o wysokim przejściu i filtry pasmowe.

Aktywne aplikacje filtrów

Aktywne filtry są używane w sieciach elektrycznych w celu zmniejszenia zakłóceń w sieci, ze względu na połączenie obciążeń nieliniowych.

Zaburzenia te można przenikać przez połączenie aktywnych i zobowiązań, a także zmienność impedancji wejściowych i konfiguracji RC w całym zespole.

W sieciach elektrycznych zasilających filtry aktywne są używane do zmniejszenia prądu harmoniczne, które krążą przez sieć między aktywnym filtrem a węzłem wytwarzania energii elektrycznej.

Podobnie, aktywne filtry pomagają zrównoważyć prądy zwrotne, które krążą przez neutralne, oraz harmoniczne związane z tym bieżącym krążeniem i napięciem systemu.

Ponadto aktywne filtry wypełniają doskonałą funkcję w odniesieniu do korekcji współczynnika mocy połączonych systemów elektrycznych.