Samouczek dotyczący różnych typów aktywnych filtrów i ich zastosowań

Samouczek dotyczący różnych typów aktywnych filtrów i ich zastosowań

Wraz z upływem czasu i wzrostem liczby badań nad filtrami, aktywne filtry były przedmiotem dyskusji. Aktywne filtry powierzchnia grupa filtrów elektronicznych który wykorzystuje do działania elementy aktywne, takie jak wzmacniacz. Wzmacniacze są używane w filtrach do projektowania w celu zwiększenia przewidywalności i wydajności. To wszystko jest zakończone z dala od potrzeby cewek. Zwykle charakterystykę filtra można określić za pomocą wzmacniacza. W artykule przedstawiono szczegółowe badanie i zastosowanie filtrów aktywnych w nowoczesnej technologii. W przyszłości różne typy filtrów aktywnych będą miały znacznie większą pojemność i będą oznaczać technologię przyszłości, niż ma to miejsce obecnie.



Co to jest filtr aktywny?

Filtr jest elektrycznym n / w w dowolnej teorii obwodu, który służy do zmiany fazy lub amplitudy charakterystyki sygnału w odniesieniu do jego częstotliwości. W idealnym przypadku nie będzie to obejmować żadnej nowej częstotliwości do i / p ani nie zmieni składowej częstotliwościowej tego sygnału. Filtr aktywny wykorzystuje pliki wzmacniacze operacyjne wraz z różne elementy elektroniczne jak rezystory, kondensatory do filtrowania. Wzmacniacze operacyjne służą do łatwego tworzenia wielu typów aktywnych filtrów.


Wzmacniacz zapobiega wpływowi impedancji obciążenia na charakterystykę filtra. Forma odpowiedzi, współczynnik dwoistości i dostrojona częstotliwość i często można ustawić za pomocą niedrogich rezystorów zmiennych. W tych układach filtrów możemy zmienić jeden parametr bez uszkadzania drugiego. Odkąd ich podstawowe zasady zwrotu zostały zaplanowane około 1970 roku, przeprowadzono wiele badań z tymi filtrami i ich realistycznymi zastosowaniami.





Rodzaje aktywnych filtrów

Najpopularniejsze typy filtrów aktywnych są podzielone na cztery, takie jak

  • Butterworth
  • Czebyszewa
  • Bessel
  • Eliptyczny

Tam są dostępne są różne rodzaje filtrów , ale większość aplikacji można rozwiązać za pomocą tych implementacji.



Rodzaje aktywnych filtrów

Rodzaje aktywnych filtrów

Filtr Czebyszewa

Filtr aktywny Czebyszewa jest również nazywany równym filtrem tętnień. Daje ostrzejsze odcięcie niż Filtr Butterwortha w paśmie przepustowym. Filtry Czebyszewa i Butterwortha wykazują duże przesunięcia fazowe w pobliżu częstotliwości odcięcia. Wadą filtra Czebyszewa jest zewnętrzna strona minimów i maksimów wzmocnienia poniżej częstotliwości odcięcia. Regulowany parametr w projektowaniu filtra, tętnienie wzmocnienia wyrażane jest w dB.


Filtr Czebyszewa

Filtr Czebyszewa

Wdrożenie tych filtrów powoduje znacznie bardziej strome przechylenie, ale ma tętnienia w paśmie przepustowym, więc nie jest używane w systemach audio. Chociaż jest znacznie lepszy w niektórych zastosowaniach, w których dostępna jest tylko jedna częstotliwość w paśmie przepustowym, ale do wyeliminowania potrzeba wielu innych częstotliwości.

Filtr aktywny Butterwortha

Plik Filtr aktywny Butterwortha jest również nazywany filtrem płaskim. Wdrożenie aktywnego filtra Butterwortha gwarantuje płaską odpowiedź w paśmie przepustowym i duży roll-off. Ta grupa filtrów przybliża idealne dopasowanie filtra w paśmie przepustowym. Przedstawiono krzywe odpowiedzi częstotliwościowej różnych rodzajów filtrów. Ten filtr ma zasadniczo płaską amplitudę, pasmo przenoszenia aż do częstotliwości odcięcia.

Filtr Butterwortha

Filtr Butterwortha

Szorstkość odcięcia można zobaczyć na schemacie. Znane jest to, że wszystkie trzy filtry osiągają kąt odchylenia -40 dB / dekadę przy częstotliwościach znacznie lepszych niż odcięcie. Ten filtr ma charakterystykę gdzieś b / n Filtry Czebyszewa i Bessela . Ma rozsądne zwijanie się spódnicy i lekko nieliniowe reakcje fazowe. Ten rodzaj filtra jest dobry, bardzo łatwy do zrozumienia i doskonale nadaje się do zastosowań związanych z przetwarzaniem dźwięku.

Filtr Bessela

Filtr Bessela zapewnia idealną charakterystykę fazową z prawie liniową odpowiedzią fazową aż do częstotliwości prawie odcięcia. Chociaż ma bardzo liniową odpowiedź fazową, ale dość łagodne nachylenie osłony. Zastosowania tego filtra obejmują tam, gdzie charakterystyka fazowa jest znacząca. Jest to niewielkie przesunięcie fazowe, mimo że jego charakterystyka odcięcia nie jest zbyt inteligentna. Jest dobrze dopasowany do zastosowań pulsacyjnych.

Filtr Bessela

Filtr Bessela

Filtr Bessela wykazuje stabilne opóźnienie propagacji w całym widmie częstotliwości i / p. Tak więc zastosowanie fali prostokątnej na wejściu filtra da falę prostokątną na o / p bez przekroczenia. Ponadto każdy filtr będzie czekał na różne częstotliwości z różnymi wartościami. Będzie to widoczne jako przekroczenie na przebiegu o / p.

Filtr eliptyczny

Filtr eliptyczny to znacznie więcej skomplikowany filtr, taki jak Czebyszewa . Obejmuje tętnienie w paśmie przepustowym i silne odchylenie kosztem tętnienia w paśmie zatrzymania. Ten filtr ma wycofanie każdego filtra w regionie konwersji, ale ma zarówno regiony pasma zaporowego, jak i pasma przepustowego. Filtr ten można zaprojektować tak, aby zwracał dużą uwagę na określone częstotliwości w paśmie zaporowym, co zmniejsza tłumienie dalszych częstotliwości w paśmie zaporowym.

Filtr eliptyczny

Filtr eliptyczny

Zalety filtrów aktywnych

Zalety aktywnych filtrów są następujące

  • Filtry te są bardziej rozsądne niż filtry pasywne.
  • Aparatura zastosowana w tych filtrach jest mniejsza niż komponenty stosowane w filtrach pasywnych.
  • Aktywny filtr nie wykazuje żadnych strat wtrąceniowych.
  • Pozwala również na izolację międzystopniową w celu kontrolowania impedancji I / P i O / P.

Zastosowania filtrów aktywnych

  • Aktywne filtry są używane w systemy komunikacyjne do tłumienia hałasu , aby wyodrębnić komunikację sygnału z różnych kanałów w celu ulepszenia niepowtarzalnego sygnału wiadomości z sygnału modulowanego.
  • Filtry te są wykorzystywane w systemach oprzyrządowania przez konstruktorów do doboru wymaganej aparatury częstotliwościowej i odłączania niechcianych.
  • Filtry te mogą służyć do ograniczania szerokości pasma sygnału analogowego przed zamianą go na sygnały cyfrowe.
  • Filtry analogowe są stosowane w systemach audio przez inżynierów do wysyłania różnych częstotliwości do różnych głośników. Na przykład w przemyśle muzycznym do sterowania komponentami częstotliwości potrzebne są aplikacje do nagrywania i odtwarzania.
  • Aktywne filtry są używane w instrumenty biomedyczne połączyć czujniki psychologiczne z urządzeniami diagnostycznymi i rejestracją danych.

Obecnie, liczne rodzaje filtrów aktywnych są na początkowym etapie ze względu na małą pojemność. Ale obecnie wielu inżynierów projektuje go z dużymi możliwościami. Skuteczność na dłuższą metę będzie nie tylko wywierać presję na odbiorcach z nieliniowym obciążeniem, aby stosowali te filtry w celu zachowania, ale także na jakość energii przy efektywnej wydajności. Dostępna będzie konfiguracja ogromnej liczby aktywnych filtrów, aby zrekompensować moc bierną, harmoniczne prądu, niezrównoważony i neutralny prąd. Klient może wybrać aktywny filtr z preferowanymi funkcjami w najbliższej przyszłości, w miarę postępu technologii. Ponadto wszelkie pytania dotyczące tej koncepcji lub do wiedzieć o konstrukcji filtra Butterwortha i jego zastosowania, prosimy o podanie cennych sugestii, komentując w sekcji komentarzy poniżej. Oto pytanie do Ciebie, jaka jest funkcja filtra ?

Kredyty fotograficzne: