De aktiva filter De är de som har kontrollerade källor eller aktiva element, såsom operationsförstärkare, transistorer eller vakuumrör. Genom en elektronisk krets tillåter ett filter att uppfylla modelleringen av en överföringsfunktion som ändrar insignalen och ger en utsignal enligt designen.
Konfigurationen av ett elektroniskt filter är vanligtvis selektiv och urvalskriteriet är frekvensen för insignalen. På grund av ovanstående, beroende på vilken typ av krets (serie eller parallell), filtret kommer att tillåta passage av vissa signaler och blockerar resten av passagen..
På detta sätt kommer utgångssignalen att kännetecknas av att förfinas enligt designparametrarna för kretsen som utgör filtret..
Artikelindex
- Aktiva filter är analoga filter, vilket innebär att de modifierar en analog signal (ingång) baserat på frekvenskomponenterna.
- Tack vare närvaron av aktiva komponenter (operationsförstärkare, vakuumrör, transistorer etc.) ökar denna typ av filter en sektion eller hela utsignalen i förhållande till insignalen..
Detta beror på effektförstärkning genom användning av operationsförstärkare (OPAMS). Detta gör det lättare att få resonans och en hög kvalitetsfaktor utan att behöva använda induktorer. För sin del är kvalitetsfaktorn - även känd som Q-faktorn - ett mått på resonansens skärpa och effektivitet..
- Aktiva filter kan kombinera aktiva och passiva komponenter. De senare är de grundläggande komponenterna i kretsar: motstånd, kondensatorer och induktorer..
- Aktiva filter tillåter kaskadanslutningar, är konfigurerade för att förstärka signaler och möjliggör integration mellan två eller flera kretsar om det behövs.
- Om kretsen har operationsförstärkare är kretsens utspänning begränsad av mättnadsspänningen för dessa element.
- Beroende på typen av krets och klassificeringen av de aktiva och passiva elementen kan det aktiva filtret utformas för att ge en hög ingångsimpedans och en liten utgångsimpedans..
- Tillverkningen av aktiva filter är ekonomiskt jämfört med andra typer av enheter.
- För att fungera kräver aktiva filter en strömförsörjning, helst symmetrisk.
Första ordningens filter används för att dämpa signaler över eller under graden av avstötning, med multiplar om 6 decibel varje gång frekvensen fördubblas. Denna typ av montage representeras vanligtvis av följande överföringsfunktion:
När vi bryter ner täljaren och nämnaren för uttrycket har vi:
- N (jω) är ett polynom av grad ≤ 1
- t är det omvända av filterets vinkelfrekvens
- Wc är filterets vinkelfrekvens och ges av följande ekvation:
I detta uttryck fc är filteravgränsningsfrekvensen.
Gränsfrekvensen är den gränsfrekvens för filtret för vilket en dämpning av signalen induceras. Beroende på filterkonfigurationen (lågpass, högpass, bandpass eller eliminering av band) presenteras effekten av filterdesignen exakt från gränsfrekvensen..
I det speciella fallet med första ordningens filter kan dessa endast vara lågpass eller högpass.
Denna typ av filter tillåter lägre frekvenser att passera genom och dämpar eller undertrycker frekvenser ovanför gränsfrekvensen..
Överföringsfunktionen för lågpassfiltret är som följer:
Amplituden och fasresponsen för denna överföringsfunktion är:
Ett aktivt lågpassfilter kan uppfylla designfunktionen genom att använda ingångs- och jordurladdningsmotstånd, tillsammans med op-förstärkare och konfigurationer av motstånd och kondensatorer parallellt. Ett exempel på en aktiv lågpass-inverterarkrets presenteras nedan:
Parametrarna för överföringsfunktionen för denna krets är:
För sin del har högpassfilter motsatt effekt jämfört med lågpassfilter. Med andra ord dämpar denna typ av filter de låga frekvenserna och låter de höga frekvenserna passera..
Även beroende på kretskonfigurationen kan aktiva högpassfilter förstärka signalerna om de har operationsförstärkare speciellt anordnade för detta ändamål. Överföringsfunktionen för ett första ordens aktivt högpassfilter är som följer:
Systemets amplitud och fasrespons är:
Ett aktivt högpassfilter använder motstånd och kondensatorer i serie vid ingången till kretsen, liksom ett motstånd i urladdningsbanan till jord, för att fungera som återkopplingsimpedans. Här är ett exempel på en högpass aktiv krets för inverter:
Parametrarna för överföringsfunktionen för denna krets är:
Andra ordningens filter erhålls vanligtvis genom att göra anslutningar av första ordningens filter i serie för att få en mer komplex sammansättning som gör det möjligt att selektivt ställa in frekvenser.
Det allmänna uttrycket för överföringsfunktionen för ett andra ordningsfilter är:
När vi bryter ner täljaren och nämnaren för uttrycket har vi:
- N (jω) är ett polynom av grad ≤ 2.
- Weller är filterets vinkelfrekvens och ges av följande ekvation:
I denna ekvation feller är filterets karakteristiska frekvens. Om du har en RLC-krets (motstånd, induktor och kondensator i serie) matchar filterets karakteristiska frekvens resonansfrekvensen för filtret.
I sin tur är resonansfrekvensen den frekvens med vilken systemet når sin maximala svängningsgrad.
- ζ är dämpningsfaktorn. Denna faktor definierar systemets förmåga att dämpa insignalen.
Från dämpningsfaktorn erhålls i sin tur filterkvalitetsfaktorn genom följande uttryck:
Beroende på designen av kretsimpedanserna kan andra ordningens aktiva filter vara: lågpassfilter, högpassfilter och bandpassfilter.
Aktiva filter används i elektriska nätverk för att minska störningar i nätverket på grund av anslutning av icke-linjära belastningar.
Dessa störningar kan genomsyras genom att kombinera aktiva och passiva filter och varierande ingångsimpedanser och RC-inställningar under hela monteringen..
I elektriska kraftnät används aktiva filter för att minska övertonerna i strömmen som cirkulerar genom nätverket mellan det aktiva filtret och den elektriska elgenereringsnoden..
På samma sätt hjälper de aktiva filtren till att balansera returströmmarna som cirkulerar genom neutralen och övertonerna associerade med denna strömcirkulation och systemspänningen..
Dessutom spelar aktiva filter en utmärkt roll för att korrigera effektfaktorn för sammankopplade elektriska system..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.