Aktívne charakteristiky filtrov, prvý a druhý poriadok, aplikácie



aktívne filtre sú tie, ktoré majú riadené zdroje alebo aktívne prvky, ako sú napríklad operačné zosilňovače, tranzistory alebo vákuové trubice. Prostredníctvom elektronického obvodu umožňuje filter vyhovieť modelovaniu prenosovej funkcie, ktorá mení vstupný signál a dáva výstupný signál podľa konštrukcie..

Konfigurácia elektronického filtra je zvyčajne selektívna a výberovým kritériom je frekvencia vstupného signálu. Kvôli vyššie uvedenému, v závislosti od typu obvodu (v sérii alebo paralelne) filter umožní prechod určitých signálov a zablokuje prechod zvyšku.

Týmto spôsobom bude výstupný signál charakterizovaný čistením podľa konštrukčných parametrov obvodu, ktorý tvorí filter.

index

  • 1 Charakteristiky
  • 2 Filtre prvej objednávky
    • 2.1 Nízkopriepustné filtre
    • 2.2 Filtre prechádzajú vysoko
  • 3 Filtre druhého poriadku
  • 4 Aplikácie
  • 5 Referencie

rysy

- Aktívne filtre sú analógové filtre, čo znamená, že modifikujú analógový signál (vstup) v závislosti od frekvenčných komponentov.

- Vďaka prítomnosti aktívnych komponentov (operačné zosilňovače, vákuové trubice, tranzistory, atď.) Tento typ filtrov zväčšuje časť alebo celý výstupný signál vzhľadom na vstupný signál.

Je to spôsobené zosilnením energie pomocou operačných zosilňovačov (OPAMS). Vyššie uvedené uľahčuje získanie rezonancie a faktor vysokej kvality, bez nutnosti použitia induktorov. Faktor kvality - tiež známy ako Q faktor - je mierou ostrosti a účinnosti rezonancie.

- Aktívne filtre môžu kombinovať aktívne a pasívne komponenty. Tieto sú základnými komponentmi obvodov: rezistory, kondenzátory a induktory.

- Aktívne filtre umožňujú kaskádové spojenia, sú nakonfigurované na zosilnenie signálov a v prípade potreby umožňujú integráciu medzi dvoma alebo viacerými obvodmi.

- V prípade, že obvod má operačné zosilňovače, je výstupné napätie obvodu obmedzené saturačným napätím týchto prvkov.

- V závislosti od typu obvodu a menovitých hodnôt aktívnych a pasívnych prvkov môže byť aktívny filter navrhnutý tak, aby poskytoval vysokú vstupnú impedanciu a malú výstupnú impedanciu..

- Výroba aktívnych filtrov je hospodárna v porovnaní s inými typmi zostáv.

- Aktívne filtre vyžadujú na prevádzku napájanie, výhodne symetrické.

Filtre prvého rádu

Filtre prvého rádu sa používajú na zoslabenie signálov, ktoré sú nad alebo pod stupňom odmietnutia, v násobkoch 6 decibelov zakaždým, keď sa frekvencia zdvojnásobí. Tento typ zostáv je zvyčajne reprezentovaný nasledujúcou prenosovou funkciou:

Keď rozdeľujete čitateľa a menovateľa výrazu, musíte:

- N (jω) je polynóm stupňa ≤ 1

- t je inverzná hodnota uhlovej frekvencie filtra

- WC je uhlová frekvencia filtra a je daná touto rovnicou: \ t

V uvedenom výrazeC je hraničná frekvencia filtra.

Cutoff frekvencia je limitná frekvencia filtra, pre ktorú je indukovaný útlm signálu. V závislosti od konfigurácie filtra (nízkopriepustný, vysokonapäťový, pásmový alebo pásmový odlučovač) je účinok konštrukcie filtra prezentovaný presne z medznej frekvencie.

V konkrétnom prípade filtrov prvého rádu to môže byť len nízkopriepustný alebo vysoký priechod.

Nízkopriepustné filtre

Tento typ filtrov umožňuje prechod nižších frekvencií a tlmí alebo potláča frekvencie nad medznou frekvenciou.

Funkcia prenosu pre dolnopriepustné filtre je nasledovná:

Amplitúdová a fázová odozva tejto prenosovej funkcie je: \ t

Aktívny dolnopriepustný filter môže plniť návrhovú funkciu pomocou vstupných a uzemňovacích odporov, spolu s operačnými zosilňovačmi a konfiguráciami odporov a kondenzátorov paralelne. Nižšie je uvedený príklad aktívneho obvodu s nízkym priechodom meniča:

Parametre prenosovej funkcie pre tento okruh sú:

Filtre prechádzajú vysoko

Na druhej strane majú filtre s vysokým priechodom opačný účinok v porovnaní s filtrami s nízkym prietokom. To znamená, že tento typ filtrov zoslabuje nízke frekvencie a umožňuje prechod vysokých frekvencií.

Aj v závislosti od konfigurácie obvodu môžu vysokofrekvenčné aktívne filtre zosilniť signály, ak majú operačné zosilňovače špeciálne usporiadané na tento účel. Prenosová funkcia aktívneho vysokopriepustného filtra prvého rádu je nasledovná:

Amplitúdová a fázová odozva systému je:

Aktívny vysokopriepustný filter využíva rezistory a kondenzátory v sérii na vstupe obvodu, ako aj odpor v dráhe vybíjania do zeme, aby plnil funkciu spätnoväzbovej impedancie. Nižšie je príklad aktívneho vysokofrekvenčného meniča:

Parametre prenosovej funkcie pre tento okruh sú:

Filtre druhého poriadku

Filtre druhého rádu sa zvyčajne získavajú vytvorením filtrov v prvom poradí v sérii, čím sa získa zložitejšie nastavenie, ktoré umožňuje selektívne ladenie frekvencií.

Všeobecný výraz pre prenosovú funkciu filtra druhého rádu je:

Keď rozdeľujete čitateľa a menovateľa výrazu, musíte:

- N (jω) je polynóm stupňa ≤ 2.

- Walebo je uhlová frekvencia filtra a je daná touto rovnicou: \ t

V tejto rovnici falebo je charakteristická frekvencia filtra. V prípade, že je RLC obvod (odpor, induktor a kondenzátor v sérii), charakteristická frekvencia filtra sa zhoduje s rezonančnou frekvenciou filtra..

Rezonančná frekvencia je frekvencia, pri ktorej systém dosahuje svoj maximálny stupeň kmitania.

- ζ je tlmiaci faktor. Tento faktor definuje kapacitu systému tlmiť vstupný signál.

Z faktora tlmenia sa napokon získa faktor kvality filtra pomocou tohto výrazu:

V závislosti od konštrukcie impedancie obvodu môžu byť aktívne filtre druhého rádu: filtre s dolným priechodom, filtre s vysokým priechodom a filtre pásmového priechodu..

aplikácie

Aktívne filtre sa používajú v elektrických sieťach za účelom zníženia rušenia v sieti v dôsledku spojenia nelineárnych záťaží.

Tieto poruchy môžu prenikať kombináciou aktívnych a pasívnych filtrov a zmeny vstupných impedancií a konfigurácií RC v celej zostave..

V silových elektrických sieťach sa aktívne filtre používajú na redukciu harmonických prúdov prúdiacich cez sieť medzi aktívnym filtrom a uzlom výroby energie..

Aktívne filtre tiež pomáhajú vyrovnávať vratné prúdy, ktoré cirkulujú cez neutrál, a harmonické spojené s týmto prúdovým tokom a napätím systému.

Okrem toho aktívne filtre spĺňajú vynikajúcu funkciu vzhľadom na korekciu účinníka vzájomne prepojených elektrických systémov.

referencie

  1. Aktívne filtre (s.f.). Národná experimentálna univerzita v Tachire. Štát Táchira, Venezuela. Zdroj: unet.edu.ve
  2. Lamich, M. (2001). Aktívne filtre: Úvod a aplikácie. Universitat Politècnica de Catalunya, Španielsko. Zdroj: krit.upc.edu
  3. Miyara, F. (2004). Aktívne filtre. Národná univerzita Rosario. Argentína. Zdroj: fceia.unr.edu.ar
  4. Gimenez, M (s.f.). Teória obvodov II. Univerzita Simóna Bolívara. Štát Miranda, Venezuela. Zdroj: labc.usb.ve
  5. Wikipédia, Voľná ​​encyklopédia (2017). Aktívny filter Zdroj: en.wikipedia.org
  6. Wikipédia, Voľná ​​encyklopédia (2017). Elektronický filter Zdroj: en.wikipedia.org