Značilnosti aktivnih filtrov, prvi in ​​drugi vrstni red, aplikacije



The aktivni filtri so tisti, ki imajo nadzorovane vire ali aktivne elemente, kot so na primer operacijski ojačevalniki, tranzistorji ali vakuumske cevi. S pomočjo elektronskega vezja filter omogoča skladnost z modeliranjem prenosne funkcije, ki spreminja vhodni signal in daje izhodni signal v skladu z zasnovo.

Konfiguracija elektronskega filtra je običajno selektivna, merilo izbire pa je frekvenca vhodnega signala. Zaradi zgoraj navedenega lahko filter glede na vrsto tokokroga (zaporedno ali vzporedno) omogoči prehod določenih signalov in blokira prehod preostalih signalov..

Na ta način bo izhodni signal označen s tem, da se očisti v skladu s konstrukcijskimi parametri vezja, ki sestavlja filter.

Indeks

  • 1 Značilnosti
  • 2 Filtri prvega reda
    • 2.1 Nizkofrekvenčni filtri
    • 2.2 Filtri prehajajo visoko
  • 3 Filtri drugega reda
  • 4 Aplikacije
  • 5 Reference

Funkcije

- Aktivni filtri so analogni filtri, kar pomeni, da spreminjajo analogni signal (vhod), odvisno od frekvenčnih komponent.

- Zaradi prisotnosti aktivnih komponent (operacijski ojačevalniki, vakuumske cevi, tranzistorji itd.) Ta tip filtrov poveča presek ali celoten izhodni signal glede na vhodni signal..

To je posledica ojačanja energije z uporabo operacijskih ojačevalnikov (OPAMS). Zgoraj omenjeno olajša pridobivanje resonance in visoko kakovostni faktor, brez uporabe induktorjev. Faktor kakovosti, znan tudi kot faktor Q, je merilo ostrine in učinkovitosti resonance.

- Aktivni filtri lahko združujejo aktivne in pasivne komponente. Slednje so osnovne komponente vezij: upori, kondenzatorji in induktorji.

- Aktivni filtri omogočajo kaskadne povezave, konfigurirane so za ojačanje signalov in omogočajo integracijo med dvema ali več vezji, če je potrebno.

- V primeru, da ima vezje operativne ojačevalnike, je izhodna napetost vezja omejena z napetostjo nasičenja teh elementov.

- Glede na vrsto tokokroga in nazivne vrednosti aktivnih in pasivnih elementov se lahko aktivni filter oblikuje tako, da zagotavlja visoko vhodno impedanco in majhno izhodno impedanco..

- Proizvodnja aktivnih filtrov je ekonomična v primerjavi z drugimi tipi sklopov.

- Za delovanje aktivni filtri zahtevajo napajanje, po možnosti simetrično.

Filtri prvega reda

Filtri prvega reda se uporabljajo za oslabitev signalov, ki so nad ali pod stopnjo zavrnitve, v večkratnih 6 decibelih vsakič, ko se frekvenca podvoji. To vrsto sklopov običajno predstavlja naslednja prenosna funkcija:

Ko razčlenite števec in imenovalec izraza, morate:

- N (jω) je polinom stopnje ≤ 1

- t je inverzna kotna frekvenca filtra

- W.c je kotna frekvenca filtra in je podana z naslednjo enačbo:

V navedenem izrazuc je mejna frekvenca filtra.

Mejna frekvenca je tista mejna frekvenca filtra, pri kateri se inducira slabljenje signala. Odvisno od konfiguracije filtra (nizkofrekvenčni, visokofrekvenčni, pasovni ali pasovni odpravi), je učinek oblikovanja filtra natančno predstavljen iz mejne frekvence..

V posebnem primeru filtrov prvega reda so lahko le nizki ali visoki.

Nizkoprepustni filtri

Ta vrsta filtrov omogoča prehod nižjih frekvenc in zmanjša ali zmanjša frekvence nad mejno frekvenco.

Prenosna funkcija za nizkoprepustne filtre je naslednja:

Odziv amplitude in faze te prenosne funkcije je:

Aktivni nizkopasovni filter lahko izpolni funkcijo načrtovanja z uporabo vhodnih in zemeljskih uporov, vzporedno z operacijskimi ojačevalniki in konfiguracijami uporov in kondenzatorjev. Spodaj je primer nizkonapetostnega aktivnega vezja pretvornika:

Parametri prenosne funkcije za to vezje so:

Filtri prehajajo visoko

Po drugi strani imajo visokoprepustni filtri nasprotni učinek v primerjavi z nizkofrekvenčnimi filtri. To pomeni, da ta vrsta filtrov slabi nizke frekvence in omogoča visoko frekvenco.

Tudi, odvisno od konfiguracije tokokroga, lahko aktivni filtri visoke hitrosti ojačejo signale, če imajo operacijski ojačevalnik, ki je posebej urejen za ta namen. Prenosna funkcija aktivnega visokofrekvenčnega filtra prvega reda je naslednja:

Odziv amplitude in faze sistema je:

Aktivni visokofrekvenčni filter uporablja zaporedno uporov in kondenzatorjev na vhodu vezja, kot tudi upor na poti odvajanja do tal, da izpolni funkcijo povratne impedance. Spodaj je primer aktivnega visokofrekvenčnega pretvornika:

Parametri prenosne funkcije za to vezje so:

Filtri drugega reda

Filtri drugega reda se običajno dobijo s serijsko povezavo filtrov prvega reda, da dobimo bolj zapleteno nastavitev, ki omogoča nastavitev selektivne frekvence.

Splošni izraz za funkcijo prenosa filtra drugega reda je:

Ko razčlenite števec in imenovalec izraza, morate:

- N (jω) je polinom stopnje ≤ 2.

- W.o je kotna frekvenca filtra in je podana z naslednjo enačbo:

V tej enačbi fo je značilna frekvenca filtra. V primeru, da obstaja RLC vezje (upor, induktor in zaporedni kondenzator), značilna frekvenca filtra sovpada z resonančno frekvenco filtra.

Po drugi strani je resonančna frekvenca frekvenca, pri kateri sistem doseže svojo najvišjo stopnjo nihanja.

- ζ je faktor dušenja. Ta faktor določa zmogljivost sistema za dušenje vhodnega signala.

Po faktorju dušenja pa se faktor kakovosti doseže z naslednjim izrazom:

Glede na obliko impedanc vezja so lahko aktivni filtri drugega reda: nizkopasovni filtri, visokopropusni filtri in pasovni filtri..

Aplikacije

Aktivni filtri se uporabljajo v električnih omrežjih za zmanjšanje motenj v omrežju zaradi priključitve nelinearnih obremenitev.

Te motnje lahko prežemamo s kombinacijo aktivnih in pasivnih filtrov ter z variacijo vhodnih impedanc in konfiguracij RC skozi celoten sklop..

V električnih električnih omrežjih se aktivni filtri uporabljajo za zmanjšanje harmonskih tokov, ki tečejo skozi omrežje med aktivnim filtrom in vozliščem za proizvodnjo električne energije..

Prav tako aktivni filtri pomagajo uravnotežiti povratne tokove, ki krožijo skozi nevtralno, in harmoniki, povezani s tem tokovnim tokom in napetostjo sistema..

Poleg tega aktivni filtri izpolnjujejo odlično funkcijo glede na korekcijo faktorja moči medsebojno povezanih električnih sistemov.

Reference

  1. Aktivni filtri (s.f.). Nacionalna eksperimentalna univerza v Tachiri. Država Táchira, Venezuela. Vzpostavljeno iz: unet.edu.ve
  2. Lamich, M. (2001). Aktivni filtri: Uvod in aplikacije. Universitat Politècnica de Catalunya, Španija. Vzpostavljeno iz: crit.upc.edu
  3. Miyara, F. (2004). Aktivni filtri. Nacionalna univerza v Rosariju. Argentina Vzpostavljeno iz: fceia.unr.edu.ar
  4. Gimenez, M (s.f.). Teorija vezja II. Univerza Simón Bolívar. Država Miranda, Venezuela. Vzpostavljeno iz: labc.usb.ve
  5. Wikipedija, prosti enciklopedija (2017). Aktivni filter Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  6. Wikipedija, prosti enciklopedija (2017). Elektronski filter Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org