De aktive filtre De er de som har kontrollerte kilder eller aktive elementer, som operasjonsforsterkere, transistorer eller vakuumrør. Gjennom en elektronisk krets tillater et filter å oppfylle modelleringen av en overføringsfunksjon som endrer inngangssignalet og gir et utgangssignal i henhold til designet.
Konfigurasjonen av et elektronisk filter er vanligvis selektiv, og valgkriteriet er frekvensen til inngangssignalet. På grunn av det ovennevnte, avhengig av kretstype (serie eller parallell), vil filteret tillate passering av visse signaler og vil blokkere passering av resten..
På denne måten vil utgangssignalet være preget av å bli raffinert i henhold til designparametrene til kretsen som utgjør filteret..
Artikkelindeks
- Aktive filtre er analoge filtre, noe som betyr at de endrer et analogt signal (inngang) basert på frekvenskomponentene.
- Takket være tilstedeværelsen av aktive komponenter (operasjonsforsterkere, vakuumrør, transistorer osv.) Øker denne typen filter en seksjon eller hele utgangssignalet, med hensyn til inngangssignalet..
Dette skyldes effektforsterkning ved bruk av operasjonsforsterkere (OPAMS). Dette gjør det lettere å oppnå resonans og en høy kvalitetsfaktor uten behov for å bruke induktorer. For sin del er kvalitetsfaktoren - også kjent som Q-faktoren - et mål på resonansens skarphet og effektivitet..
- Aktive filtre kan kombinere aktive og passive komponenter. Sistnevnte er de grunnleggende komponentene i kretsene: motstander, kondensatorer og induktorer..
- Aktive filtre tillater kaskadeforbindelser, er konfigurert for å forsterke signaler og tillate integrering mellom to eller flere kretser om nødvendig.
- I tilfelle kretsen har operasjonsforsterkere, er utgangsspenningen til kretsen begrenset av metningsspenningen til disse elementene.
- Avhengig av kretstypen og klassifiseringen av de aktive og passive elementene, kan det aktive filteret utformes for å gi en høy inngangsimpedans og en liten utgangsimpedans..
- Produksjonen av aktive filtre er økonomisk sammenlignet med andre typer monteringer.
- For å betjene krever aktive filtre en strømforsyning, helst symmetrisk.
Førsteordens filtre brukes til å dempe signaler over eller under graden av avvisning, med multipler på 6 desibel hver gang frekvensen dobles. Denne typen montasje representeres vanligvis av følgende overføringsfunksjon:
Når vi bryter ned teller og nevner for uttrykket, har vi:
- N (jω) er et polynom av grad ≤ 1
- t er det motsatte av filterets vinkelfrekvens
- Wc er vinkelfrekvensen til filteret, og er gitt av følgende ligning:
I dette uttrykket fc er filterets avskjæringsfrekvens.
Kuttfrekvensen er den grensefrekvensen til filteret som en demping av signalet induseres for. Avhengig av filterkonfigurasjonen (lavpass, høypass, båndpass eller eliminasjonsbånd), presenteres effekten av filterdesignen nøyaktig fra cutoff-frekvensen..
I det spesielle tilfellet med førsteordensfiltre, kan disse bare være lavpass eller høypass.
Denne typen filter lar lavere frekvenser passere, og demper eller undertrykker frekvenser over kuttfrekvensen..
Overføringsfunksjonen for lavpasfiltrene er som følger:
Amplituden og faseresponsen til denne overføringsfunksjonen er:
Et aktivt lavpasfilter kan oppfylle designfunksjonen ved å benytte inngangs- og jordutladningsmotstander, sammen med op-ampere og konfigurasjoner av motstander og kondensatorer parallelt. Et eksempel på en aktiv lavpas inverterkrets er presentert nedenfor:
Parametrene til overføringsfunksjonen for denne kretsen er:
Høypassfiltre har på sin side motsatt effekt, sammenlignet med lavpassfiltre. Med andre ord demper denne typen filter de lave frekvensene og lar de høye frekvensene passere..
Selv avhengig av kretskonfigurasjonen, kan aktive høypassfiltre forsterke signalene hvis de har operasjonsforsterkere som er spesielt arrangert for det formålet. Overføringsfunksjonen til et førstegangs aktivt høypassfilter er som følger:
Systemets amplitude og faserespons er:
Et aktivt høypassfilter benytter motstander og kondensatorer i serie ved inngangen til kretsen, samt en motstand i utløpsveien til bakken, for å tjene som en tilbakemeldingsimpedans. Her er et eksempel på en inverter high pass aktiv krets:
Parametrene til overføringsfunksjonen for denne kretsen er:
Andre ordens filtre oppnås vanligvis ved å lage tilkoblinger av første ordens filtre i serie for å oppnå en mer kompleks samling som gjør det mulig å selektivt stille frekvenser.
Det generelle uttrykket for overføringsfunksjonen til et andre ordens filter er:
Når vi bryter ned teller og nevner for uttrykket, har vi:
- N (jω) er et polynom av grad ≤ 2.
- Weller er vinkelfrekvensen til filteret, og er gitt av følgende ligning:
I denne ligningen feller er filterets karakteristiske frekvens. I tilfelle å ha en RLC-krets (motstand, induktor og kondensator i serie), samsvarer filterets karakteristiske frekvens med resonansfrekvensen til filteret.
I sin tur er resonansfrekvensen frekvensen som systemet når sin maksimale svingningsgrad.
- ζ er dempingsfaktoren. Denne faktoren definerer systemets evne til å dempe inngangssignalet.
Fra sin dempingsfaktor oppnås filterkvalitetsfaktoren gjennom følgende uttrykk:
Avhengig av utformingen av kretsimpedansene, kan andre ordens aktive filtre være: lavpassfilter, høypassfilter og båndpassfilter.
Aktive filtre brukes i elektriske nettverk for å redusere forstyrrelser i nettverket på grunn av tilkobling av ikke-lineære belastninger.
Disse forstyrrelsene kan gjennomsyres ved å kombinere aktive og passive filtre, og varierende inngangsimpedanser og RC-innstillinger gjennom hele enheten..
I elektriske elektriske nettverk brukes aktive filtre for å redusere harmoniske strømmer som sirkulerer gjennom nettverket mellom det aktive filteret og den elektriske kraftgenereringsnoden..
På samme måte hjelper de aktive filtrene til å balansere returstrømmene som sirkulerer gjennom nøytralen, og harmonene knyttet til denne strømmen og systemspenningen..
I tillegg spiller aktive filtre en utmerket rolle for å korrigere effektfaktoren til sammenkoblede elektriske systemer..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.