Aktiiviset suodattimet

Mitkä ovat aktiiviset suodattimet?

Se aktiiviset suodattimet He ovat niitä, jotka ovat kontrolloidut lähteet tai aktiiviset elementit, kuten operatiiviset vahvistimet, transistorit tai tyhjiöputket. Elektronisen piirin kautta suodatin mahdollistaa siirtofunktion mallinnuksen noudattamisen, joka muuttaa tulosignaalia ja antaa lähtösignaalin suunnittelun mukaan.

Elektronisen suodattimen kokoonpano on yleensä selektiivinen ja valintakriteerit ovat tulosignaalin taajuus. Edellä esitetyn vuoksi, piirin tyypistä riippuen (sarjassa tai rinnakkain) suodatin sallii tiettyjen signaalien kulkennan ja estää loput loput.

Tällä tavoin lähtösignaali on karakterisoitu, että se on hienostunut suodattimen muodostavan piirin suunnitteluparametrien mukaan.

Aktiivisten suodattimien ominaisuudet

- Aktiiviset suodattimet ovat analogisia suodattimia, mikä tarkoittaa, että ne modifioivat analogista signaalia (tuloa) taajuuskomponenteista riippuen.

- Aktiivisten komponenttien (operatiiviset vahvistimet, tyhjiöputket, transistorit jne.), Tämäntyyppiset suodattimet lisäävät osaa tai koko lähtösignaalia tulosignaalin suhteen.

Tämä johtuu energian monistumisesta operatiivisten vahvistimien käytöstä (OPAMS). Tämä helpottaa resonanssin hankkimista ja korkealaatuista tekijää käyttämättä induktoreita. Laatukerroin puolestaan, joka tunnetaan myös nimellä Q -tekijä, on resonanssin tarkkuuden ja tehokkuuden mitta.

- Aktiiviset suodattimet voivat yhdistää aktiiviset ja velkojen komponentit. Jälkimmäiset ovat piirien peruskomponentteja: resistanssit, kondensaattorit ja induktorit.

- Aktiiviset suodattimet sallivat kaskadiliitännät, on määritetty monistamaan signaaleja ja sallivat integroinnin kahden tai useamman piirin välillä tarvittaessa.

Voi palvella sinua: historian 50 tunnetuinta keksijää

- Siinä tapauksessa, että piirissä on toimintavahvistimia, piirin lähtöjännitettä rajoittaa näiden elementtien kylläisyysjännitys.

- Piirin tyypistä ja aktiivisten ja velkojen nimellisarvoista riippuen aktiivinen suodatin voidaan suunnitella tarjoamaan korkean syöttöimpedanssi ja pieni lähtöimpedanssi.

- Aktiivisten suodattimien valmistus on taloudellinen verrattuna muun tyyppisiin kokoonpanoihin.

- Toimimiseksi aktiiviset suodattimet vaativat syöttölähteen, mieluiten symmetristä.

Ensimmäisen tilauksen suodattimet

Ensimmäisen kertaluvun suodattimia käytetään lieventämään hyljinnän ylä- tai alapuolella olevia signaaleja 6 desibelin kertoimissa joka kerta, kun taajuus kaksinkertaistuu. Tämän tyyppisiä kokoonpanoja edustaa yleensä seuraava siirtofunktio:

Kun lausekkeen numeroija ja nimittäjä, sinun on:

- N (jω) on luokan polynomi ≤ 1

- t on suodattimen kulmataajuuden käänteinen

- W -_c Se on suodattimen kulmataajuus, ja se annetaan seuraavalla yhtälöllä:

Mainitussa ilmaisussa f_c Se on suodattimen leikkaustaajuus.

Leikkaustiheys on, että suodattimen rajataajuus, jolle signaalin vaimennus indusoidaan. Suodattimen kokoonpanosta riippuen (matala passi, korkea passi, kaistat kulkevat tai eliminoivat kaistat), suodattimen suunnittelun vaikutus esitetään tarkasti leikkaustaajuudesta.

Ensimmäisen järjestyksen suodattimien tapauksessa nämä voivat olla vain matala tai korkea askel.

Matalan passin suodattimet

Tämäntyyppiset suodattimet mahdollistaa alhaisimmat taajuudet ja heikentää tai tukahduttaa leikkaustaajuuden suuremmat taajuudet.

Se voi palvella sinua: syöttölaitteet: ominaisuudet, mitkä ovat käyttö, tyypit, esimerkit

Matalan siirtosuodattimien siirtofunktio on seuraava:

Tämän siirtofunktion amplitudi ja vaihevaste on:

Matala aktiivinen läpikulku suodatin voi täyttää suunnittelutoiminnon syöttö- ja maaperän purkausresisansseilla yhdessä operatiivisten vahvistimien sekä vastus- ja kondensaattorikokoonpanojen kanssa rinnakkain. Alla on esimerkki Active Circuit -vaiheesta sijoittajan alla:

Tämän piirin siirtofunktion parametrit ovat:

Suodattimet kulkevat korkealla

Korkeilla läpikulkulla suodattimilla on päinvastainen vaikutus verrattuna alhaiseen läpikulkimiin. Toisin sanoen tämäntyyppiset suodattimet heikentävät matalia taajuuksia ja antaa korkeat taajuudet läpäistä.

Piirin kokoonpanosta riippuen korkean askelsuodattimet voivat vahvistaa signaaleja, jos he ovat erityisesti järjestettyjä toimintavahvistimia tätä tarkoitusta varten. Korkean tilauksen korkean aktiivisen askelsuodattimen siirtofunktio on seuraava:

Vastaus amplitudissa ja järjestelmävaiheessa on:

Aktiivinen korkea läpikulku -suodatin käyttää vastus- ja sarjan kondensaattoreita piirin sisäänkäynnissä sekä maadoituspolun vastuskyvyn täyttämiseksi palautteen impedanssifunktion toteuttamiseksi. Alla on esimerkki aktiivisesta piirin korkeasta invertteristä:

Tämän piirin siirtofunktion parametrit ovat:

Toisen tilauksen suodattimet

Toisen kertaluvun suodattimet saadaan yleensä sarjan ensimmäisen järjestyksen suodatinyhteydet, jotta saadaan monimutkaisempi kokoonpano, joka mahdollistaa selektiivisesti virittämisen taajuudet.

Toisen asteen suodattimen siirtofunktion yleinen lauseke on:

Kun lausekkeen numeroija ja nimittäjä, sinun on:

Voi palvella sinua: 10 tärkeintä Excel -elementtiä

- N (jω) on luokan polynomi ≤ 2.

- W -_jompikumpi Se on suodattimen kulmataajuus, ja se annetaan seuraavalla yhtälöllä:

Tässä yhtälössä f_jompikumpi Se on suodattimen ominainen taajuus. Jos RLC -piiri (vastus, induktori ja sarjakondensaattori) on.

Resonanssitaajuus puolestaan ​​on taajuus, jolla järjestelmä saavuttaa suurimman värähtelyn asteensa.

- ζ se on vaimennuskerroin. Tämä tekijä määrittelee järjestelmän kyvyn pehmentää tulosignaali.

Vaimennuskertoimesta puolestaan ​​saadaan suodattimen laatukerroin seuraavalla lausekkeella:

Piiriimpedanssien suunnittelusta riippuen toisen asteen aktiiviset suodattimet voivat olla: matala askelsuodattimet, korkeat kulkusuodattimet ja kaistasuodattimet.

Aktiiviset suodatinsovellukset

Aktiivisia suodattimia käytetään sähköverkoissa verkon häiriöiden vähentämiseksi epälineaaristen kuormitusten yhteyden vuoksi.

Nämä häiriöt voidaan läpäistä yhdistämällä aktiiviset ja vastuut sekä sisääntulon impedanssien ja RC -kokoonpanojen vaihtelut koko kokoonpanossa.

Sähköverkoissa aktiivisia suodattimia käytetään vähentämään nykyisiä harmonisia verkon kautta aktiivisen suodattimen ja sähköisen sähköntuotanto -solmun välillä.

Samoin aktiiviset suodattimet auttavat tasapainottamaan palautusvirrat, jotka kiertävät neutraalin läpi, ja tähän nykyiseen kiertoon ja järjestelmän jännitykseen liittyvät harmonikat.

Lisäksi aktiiviset suodattimet suorittavat erinomaisen toiminnon toisiinsa kytkettyjen sähköjärjestelmien tehokertoimen korjaamiseksi.