Filtr można zdefiniować w odniesieniu do różnych dziedzin, takich jak chemia, optyka, inżynieria, modelowanie turbulencji, inżynieria, informatyka, filozofia i przetwarzanie sygnałów. Rozważmy filtry przetwarzające sygnał, filtr można zdefiniować jako urządzenie służące do usuwania zbędnej części lub części sygnału. To usuwanie niepotrzebnych części sygnału nazywa się procesem filtrowania. Te filtry przetwarzania sygnału są podzielone na różne typy, takie jak filtry elektroniczne , filtry cyfrowe i filtry analogowe.
Filtry analogowe
Filtr analogowy jest zwykle używany w elektronice i jest uważany za podstawowy element składowy przetwarzania sygnału. Te filtry analogowe są używane do oddzielania sygnałów audio przed zastosowaniem w głośnikach. Aby oddzielić i połączyć kilka rozmów telefonicznych na jednym kanale, można zastosować filtry analogowe. Aby wybrać określoną stację radiową z odbiornika radiowego, odrzucając wszystkie inne kanały, można użyć filtrów analogowych.
Ciągle zmieniające się sygnały (sygnały analogowe) mogą być obsługiwane za pomocą pasywnych liniowych elektronicznych filtrów analogowych, które składają się z elementów pasywnych, takich jak rezystory, kondensatory i cewki indukcyjne. Te filtry analogowe są często używane do zezwalania na określone składowe częstotliwości poprzez odrzucanie innych analogowych lub ciągłych sygnałów czasowych.
Rodzaje filtrów analogowych
Liniowe filtry analogowe mogą być wymienione jako filtry syntezy sieci, filtry impedancji obrazu i filtry proste. Filtry syntezy sieci są ponownie klasyfikowane jako filtr Butterwortha, filtr Czebyszewa, filtr eliptyczny lub filtr Cauera, filtr Bessela, filtr Gaussa, filtr Optimum „L” (Legendre) i filtr Linkwithz-Riley. Filtry impedancji obrazu są dalej klasyfikowane jako stały filtr k, filtr pochodny m, ogólne filtry obrazu, sieć Zobel, filtr sieciowy, mostkowy korektor opóźnienia T, kompozytowy filtr obrazu i filtr typu mm’. Filtr RC, filtr RL, filtr LC i filtr RLC nazywane są prostymi filtrami.
Konstrukcja filtra analogowego
Konstrukcja filtra analogowego obejmuje funkcje przenoszenia filtrów analogowych, bieguny i zera filtrów analogowych, charakterystykę częstotliwościową filtrów analogowych, odpowiedź wyjściową i różne typy filtrów analogowych. Metody filtrów konstrukcji filtrów analogowych są klasyfikowane jako modele filtrów Butterwortha, Czebyszewa i Elliptic oparte na funkcji przenoszenia z rzędem „n”.
Filtr Butterwortha
Projekt filtra Butterwortha
Plik Butterworth lub filtr maksymalnie płaskiej wielkości ma płaską (w miarę możliwości matematycznie) charakterystykę częstotliwościową. Na poniższym rysunku pokazano „ceglaną ścianę” analogowego filtra dolnoprzepustowego (Butterworth), którą można określić jako standardowe przybliżenie dla różnych rzędów filtrów (z uwzględnieniem idealnej odpowiedzi częstotliwościowej).
Idealna odpowiedź częstotliwościowa filtra Butterwortha
Jeśli zwiększymy kolejność filtra Butterwortha, to kaskadowe etapy projektu filtra Butterwortha również zostaną zwiększone. Zatem, jak pokazano na powyższym rysunku, odpowiedź filtra i ściany ceglanej jest coraz bliższa. Generalnie liniowe filtry analogowe są realizowane przy użyciu różnych topologii, filtr Butterwortha można zrealizować przy użyciu topologii Cauera lub topologii klucza Sallena.
Filtr Czebyszewa
Filtry Czebysewa noszą imię Pafnufy Chebyshev, który wyprowadził matematyczne obliczenia Filtry Czebyszewa . Błąd między charakterystyką filtru wyidealizowanego a filtrem rzeczywistym można zredukować za pomocą właściwości filtra Czebyszewa.
Filtr Czebyszewa
Te filtry Czebyszewa są dalej klasyfikowane jako filtry typu 1 i typu 2 Czebyszewa. Filtry typu 1 są typem podstawowym, a wzmocnienie lub odpowiedź amplitudy jest funkcją częstotliwości kątowej n-tego rzędu analogowego filtra dolnoprzepustowego (LPF - jeśli weźmiemy pod uwagę filtry analogowe). Filtr typu 2 Czebyszewa jest typem rzadkim i jest filtrem odwrotnym.
Rodzaje filtra Czebyszewa
Proste filtry analogowe
Filtr RC
Obwód filtra RC
Proste obwody elektryczne z rezystorem i kondensatorem napędzane przez źródło prądu lub napięcia działają jak filtry analogowe. Te obwody filtrów RC są używane do filtrowania sygnału w taki sposób, że blokują określone częstotliwości i przepuszczają inne częstotliwości. Obwód filtra RC można łączyć szeregowo Obwód RC lub równoległy obwód RC, jak pokazano na powyższym rysunku.
Filtr LC
Obwód filtra LC
Prosty obwód elektryczny induktor-kondensator działa jako filtr LC, który jest również określany jako obwód dostrojony lub obwód rezonansowy lub obwód zbiornika. Ten obwód LC również zachowuje się jak rezonator elektryczny. Obwody LC służą do generowania sygnałów lub odbierania sygnałów o określonej częstotliwości. Filtr LC można podłączyć jako obwód szeregowy LC lub obwód równoległy LC, jak pokazano na powyższym rysunku.
Filtr RL
Obwód filtra RL
Prosty obwód elektryczny rezystor-cewka działa jako obwód filtru RL, który jest zasilany źródłem prądu lub napięcia i jest zbudowany z rezystora i cewki indukcyjnej. Filtr RL można podłączyć jako obwód szeregowy RL lub równoległy obwód RL, jak pokazano na powyższym rysunku.
Filtr RLC
Obwód filtra RLC
Prosty obwód elektryczny rezystor-cewka-kondensator działa jako obwód filtra RLC, rezystor, kondensator i cewka indukcyjna mogą być połączone szeregowo lub równolegle, tworząc szeregowy filtr RLC lub równoległy filtr RLC. Ten obwód filtra RLC tworzy oscylator harmonicznych dla prądu i rezonuje jak obwód LC. Ale tutaj oscylacje można zmniejszyć, wprowadzając rezystor, a efekt ten określa się jako tłumienie.
Chcesz dowiedzieć się szczegółowo o praktycznym projektowaniu filtrów analogowych i cyfrowych? Jeśli jesteś zainteresowany projektowaniem projekty elektroniczne następnie podziel się swoimi poglądami, komentarzami, zapytaniami i sugestiami w sekcji komentarzy poniżej.
