Aktiva filter

Vad är aktiva filter?

De aktiva filter De är de som har kontrollerade källor eller aktiva element, såsom operativa förstärkare, transistorer eller vakuumrör. Genom en elektronisk krets tillåter ett filter att följa modelleringen av en överföringsfunktion som ändrar insignsignalen och ger en utsignal enligt designen.

Konfigurationen av ett elektroniskt filter är vanligtvis selektiv och urvalskriterierna är frekvensen för insignalen. På grund av ovanstående, beroende på typ av krets (i serie eller parallellt) kommer filtret att tillåta passage av vissa signaler och blockera resten av resten.

På detta sätt kommer utgångssignalen att kännetecknas av att förfinas enligt designparametrarna för kretsen som utgör filtret.

Egenskaper hos aktiva filter

- Aktiva filter är analoga filter, vilket innebär att de modifierar en analog signal (ingång) beroende på frekvenskomponenterna.

- Tack vare närvaron av aktiva komponenter (operativa förstärkare, vakuumrör, transistorer etc.), Denna typ av filter ökar ett avsnitt eller hela utsignalen, med avseende på insignalen.

Detta beror på förstärkning av energi på grund av användning av operativa förstärkare (OPAM). Detta underlättar resonansen och en högkvalitativ faktor utan att använda induktorer. För sin del är kvalitetsfaktorn - även känd som en Q -faktor ett mått på skarphet och effektivitet av resonans.

- Aktiva filter kan kombinera aktiva komponenter och skulder komponenter. De senare är de grundläggande komponenterna i kretsarna: motstånd, kondensatorer och induktorer.

- Aktiva filter tillåter kaskadanslutningar, är konfigurerade för att förstärka signaler och tillåta integration mellan två eller flera kretsar vid behov.

Kan tjäna dig: de 50 mest kända uppfinnarna i historien

- I händelse av att kretsen har driftsförstärkare begränsas kretsutgångsspänningen av mättnadsspänningen i dessa element.

- Beroende på kretsstyp och de nominella värdena för de aktiva och skulderna kan det aktiva filtret utformas för att ge en hög inmatningsimpedans och en liten utgångsimpedans.

- Tillverkningen av aktiva filter är ekonomisk jämfört med andra typer av enheter.

- För att fungera kräver aktiva filter en utfodringskälla, helst symmetrisk.

First Order Filters

First Order -filter används för att mildra signalerna som är över eller under avstötningsgraden, i multiplar av 6 decibel varje gång frekvensen fördubblas. Denna typ av enheter representeras vanligtvis av följande överföringsfunktion:

När telleren och nämnaren för uttrycket måste du:

- N (jΩ) är ett betygspolynom ≤ 1

- t är det omvända av filterets vinkelfrekvens

- W_c Det är filtrets vinkelfrekvens och ges av följande ekvation:

I nämnda uttryck f_c Det är skärmfrekvensen för filtret.

Skärfrekvensen är den begränsningsfrekvensen för filtret för vilket en dämpning av signalen induceras. Beroende på filterkonfiguration (lågpass, högpass, band passerar eller eliminerar band), presenteras effekten av filterdesign exakt från skärfrekvensen.

I det specifika fallet med första beställningsfilter kan dessa bara vara låga eller höga steg.

Lågpassfilter

Denna typ av filter tillåter de lägsta frekvenserna och dämpar eller undertrycker frekvenserna större än skärfrekvensen.

Det kan tjäna dig: Inmatningsenheter: Egenskaper, vad är användningen, typerna, exempel

Överföringsfunktionen för lågpassfiltren är som följer:

Amplituden och fasresponsen för denna överföringsfunktion är:

Ett lågt aktivt passagefilter kan uppfylla designfunktionen med hjälp av ingångs- och markutloppsmotstånd, tillsammans med operativa förstärkare och motstånds- och kondensatorkonfigurationer parallellt med parallellt. Nedan är ett exempel på ett aktivt kretssteg under investerare:

Parametrarna för överföringsfunktionen för denna krets är:

Filter passerar högt

För sin del har filtren med hög passage en motsatt effekt, jämfört med filter med låg passage. Det vill säga denna typ av filter dämpar de låga frekvenserna och låter de höga frekvenserna passera.

Till och med, beroende på kretskonfiguration, kan filter med höga steg förstärka signalerna om de har speciellt ordnat operativa förstärkare för detta ändamål. Överföringsfunktionen för ett högordat högt aktivt stegfilter är som följer:

Svaret i amplitud och i systemfasen är:

Ett aktivt högpassagefilter använder motstånd och seriekondensatorer vid kretsingången, samt ett motstånd på jordningsvägen, för att uppfylla feedbackimpedansfunktionen. Nedan är ett exempel på en aktiv kretshögskörare:

Parametrarna för överföringsfunktionen för denna krets är:

Andra beställningsfilter

Filter från andra ordningen erhålls vanligtvis när man gör första filteranslutningar i serie för att få en mer komplex enhet som tillåter selektivt inställning av frekvenser.

Det allmänna uttrycket för överföringsfunktionen för ett andra ordningsfilter är:

När telleren och nämnaren för uttrycket måste du:

Kan tjäna dig: de 10 viktigaste Excel -elementen

- N (jΩ) är ett betygspolynom ≤ 2.

- W_antingen Det är filtrets vinkelfrekvens och ges av följande ekvation:

I denna ekvation f_antingen Det är den karakteristiska frekvensen för filtret. Om en RLC -krets (motstånd, induktor och seriekondensator) är.

I sin tur är resonansfrekvensen frekvensen i vilken systemet når sin maximala grad av svängning.

- ζ Det är dämpningsfaktorn. Denna faktor definierar systemets kapacitet att dämpa insignalen.

I sin tur erhålls filterkvalitetsfaktorn från dämpningsfaktorn genom följande uttryck:

Beroende på utformningen av kretsimpedanserna kan ANDRA -ordningsaktiva filter vara: lågstegsfilter, högpassfilter och passbandfilter.

Aktiva filterapplikationer

Aktiva filter används i elektriska nätverk för att minska störningar i nätverket på grund av anslutningen av icke -linjära belastningar.

Dessa störningar kan genomsyras genom att kombinera aktiva och skulder, och variationen i inträdesimpedanser och RC -konfigurationer under hela församlingen.

I elektriska nätverk i kraft används aktiva filter för att minska aktuella harmonier som cirkulerar genom nätverket mellan aktivt filter och elektrisk kraftproduktionsnod.

På samma sätt hjälper aktiva filter att balansera returströmmarna som cirkulerar genom neutrala och harmonikerna i samband med denna nuvarande cirkulation och systemspänning.

Dessutom uppfyller aktiva filter en utmärkt funktion när det gäller korrigeringen av effektfaktorn för sammankopplade elektriska system.