Aktiivfiltrite omadused, esimene ja teine ​​tellimus, rakendused



The aktiivsed filtrid on need, millel on kontrollitud allikad või aktiivsed elemendid, nagu näiteks operatsioonivõimendid, transistorid või vaakumtorud. Elektroonilise ahela kaudu võimaldab filter täita ülekandefunktsiooni modelleerimist, mis muudab sisendsignaali ja annab väljundsignaali vastavalt disainile.

Elektroonilise filtri konfiguratsioon on tavaliselt selektiivne ja valikukriteeriumiks on sisendsignaali sagedus. Ülaltoodust tulenevalt võimaldab filter sõltuvalt vooluahela tüübist (järjestikuselt või paralleelselt) teatud signaalide läbipääsu ja blokeerida ülejäänud liikumist.

Sel viisil iseloomustatakse väljundsignaali puhastamist vastavalt filtri konstruktsiooniparameetritele.

Indeks

  • 1 Omadused
  • 2 esimese järjekorra filtrit
    • 2.1 Madalpääsfiltrid
    • 2.2 Filtrid liiguvad kõrgel
  • 3 Teise järjekorra filtrid
  • 4 Rakendused
  • 5 Viited

Omadused

- Aktiivsed filtrid on analoogfiltrid, mis tähendab, et nad muudavad analoogsignaali (sisend) sõltuvalt sageduse komponentidest.

- Tänu aktiivsete komponentide (operatsioonivõimendid, vaakumtorud, transistorid jne) olemasolule suurendab seda tüüpi filtrid sektsiooni või kogu väljundsignaali sisendsignaali suhtes.

See on tingitud energia võimendamisest operatiivvõimendite (OPAMS) abil. Ülaltoodu hõlbustab resonantsi ja kõrge kvaliteediteguri saamist, ilma et oleks vaja kasutada induktiivpoole. Omalt poolt on kvaliteeditegur - tuntud ka kui Q-tegur - resonantsi teravuse ja tõhususe mõõt.

- Aktiivsed filtrid võivad ühendada aktiivseid ja passiivseid komponente. Viimased on vooluahelate põhikomponendid: takistid, kondensaatorid ja induktiivpoolid.

- Aktiivsed filtrid võimaldavad kaskaadühendusi, on konfigureeritud võimendama signaale ja võimaldavad vajaduse korral kahe või enama vooluahela integreerimist.

- Juhul, kui vooluahelal on operatsioonivõimendid, piirab vooluahela väljundpinget nende elementide küllastuspinge.

- Sõltuvalt vooluahela tüübist ja aktiivsete ja passiivsete elementide nimiväärtustest saab aktiivfiltri konstrueerida nii, et see tagab suure sisendimpedantsi ja väikese väljundimpedantsi..

- Aktiivfiltrite tootmine on ökonoomne võrreldes teist tüüpi sõlmedega.

- Toimimiseks on vaja aktiivseid filtreid, mis on eelistatult sümmeetrilised.

Esimese tellimuse filtrid

Esimest järku filtreid kasutatakse tagasilükkamisklassi ületavate või allapoole jäävate signaalide nõrgendamiseks iga kord, kui sagedust kahekordistatakse, 6 detsibelli kordustena. Seda tüüpi sõlmeid esindab tavaliselt järgmine ülekandefunktsioon:

Kui te lugeja ja avaldise nimetaja lõhkute, peate:

- N (jω) on astme ≤ 1 polünoom

- t on filtri nurksageduse pöördväärtus

- Wc on filtri nurksagedus ja see on antud järgmise võrrandiga:

Nimetatud väljendisc on filtri katkestamise sagedus.

Lülitussagedus on filtri piirsagedus, mille signaali sumbumine on tekitatud. Sõltuvalt filtri konfiguratsioonist (madalpääs, kõrge läbilaskevõime, ribapääs või riba kõrvaldamine) on filtri disaini mõju esitatud täpselt piirmäära sagedusest..

Esimeses järjekorras olevate filtrite puhul võivad need olla ainult madala läbilaskevõimega või kõrge läbilaskvusega.

Madalpääsfiltrid

Seda tüüpi filtrid võimaldavad läbida madalamaid sagedusi ning nõrgestavad või vähendavad sagedusi üle piirmäära.

Madalpääsfiltrite ülekandefunktsioon on järgmine:

Selle ülekandefunktsiooni amplituudi ja faasi vastus on:

Aktiivne madalpääsfilter suudab projekteerimise funktsiooni täita, kasutades sisend- ja maandusvastuse takistusi koos operatsioonivõimenditega ning takistite ja kondensaatorite konfiguratsioonidega paralleelselt. Allpool on toodud näide inverter-madalpääs aktiivsest ahelast:

Selle ahela ülekandefunktsiooni parameetrid on:

Filtrid liiguvad kõrgel

Teisest küljest on kõrge läbilaskvusega filtritel vastupidine efekt, võrreldes madalpääsfiltritega. See tähendab, et seda tüüpi filtrid nõrgendavad madalaid sagedusi ja võimaldavad kõrgetel sagedustel mööduda.

Isegi sõltuvalt vooluahela konfiguratsioonist võivad kõrgetasemelised aktiivfiltrid signaale võimendada, kui neil on selleks otstarbeks spetsiaalselt paigutatud operatsioonivõimendid. Esimese järjekorra aktiivse kõrgsagedusfiltri ülekandefunktsioon on järgmine:

Süsteemi amplituudi ja faasi reaktsioon on:

Aktiivne kõrge läbilaskevõimega filter kasutab takistuste ja kondensaatorite seeriaid vooluahela sisendil, samuti takistit maapinnale, et täita tagasisideimpedantsi funktsiooni. Allpool on näide aktiivsest kõrgsagedusmuunduri ahelast:

Selle ahela ülekandefunktsiooni parameetrid on:

Teise järjekorra filtrid

Teise järjekorra filtrid saadakse tavaliselt esimese järjekorra filtrite ühendamise teel, et saada keerulisem seadistus, mis võimaldab selektiivset sageduse häälestamist.

Teise järjekordse filtri ülekandefunktsiooni üldine väljend on:

Kui te lugeja ja avaldise nimetaja lõhkute, peate:

- N (jω) on astme ≤ 2 polünoom.

- Wo on filtri nurksagedus ja see on antud järgmise võrrandiga:

Selles võrrandis fo on filtri iseloomulik sagedus. Juhul, kui on olemas RLC ahel (takisti, induktor ja kondensaator järjestikuselt), langeb filtri iseloomulik sagedus filtri resonantssagedusele..

Resonantssagedus on omakorda sagedus, millega süsteem saavutab oma maksimaalse võnkumise.

- ζ on summutustegur. See tegur määrab süsteemi võime sisendsignaali summutada.

Seevastu summutustegurist saadakse filtri kvaliteedi tegur järgmise väljenduse abil:

Sõltuvalt ahela impedantsi konstruktsioonist võivad teise järjekordsed aktiivfiltrid olla: madalpääsfiltrid, kõrgpääsufiltrid ja ribapääsfiltrid..

Rakendused

Aktiivseid filtreid kasutatakse elektrivõrkudes, et vähendada võrgus häireid mittelineaarsete koormuste ühendamise tõttu.

Neid häireid võib läbida aktiivsete ja passiivsete filtrite kombineerimisel ning sisendimpedansside ja RC konfiguratsioonide varieerumisel kogu koostu jooksul..

Võimsates elektrivõrkudes kasutatakse aktiivfiltreid, et vähendada võrgu kaudu voolava voolu harmooniat aktiivfiltri ja elektritootmissõlme vahel.

Samamoodi aitavad aktiivsed filtrid tasakaalustada neutraalsel teel ringlevaid tagasivoolu ja selle voolu ja süsteemi pinge vahelisi harmoonikaid..

Lisaks täidavad aktiivfiltrid omavahel ühendatud elektrisüsteemide võimsusteguri korrigeerimise suurepärase funktsiooni.

Viited

  1. Aktiivsed filtrid (s.f.). Tachira riiklik eksperimentaalne ülikool. Táchira osariik, Venezuela. Välja otsitud aadressilt: unet.edu.ve
  2. Lamich, M. (2001). Aktiivfiltrid: sissejuhatus ja rakendused. Kataloonia ülikool, Hispaania. Välja otsitud andmebaasist: crit.upc.edu
  3. Miyara, F. (2004). Aktiivsed filtrid. Rosario riiklik ülikool. Argentina Välja otsitud andmebaasist: fceia.unr.edu.ar
  4. Gimenez, M (s.f.). Ringteooria II. Simón Bolívari ülikool. Riik Miranda, Venezuela. Välja otsitud andmebaasist: labc.usb.ve
  5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Aktiivne filter Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org
  6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Elektrooniline filter Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org