Характеристики активних фільтрів, перший і другий замовлення, програми



The активні фільтри є ті, які мають контрольовані джерела або активні елементи, такі як, наприклад, операційні підсилювачі, транзистори або вакуумні трубки. За допомогою електронної схеми фільтр дозволяє виконувати моделювання передаточної функції, що змінює вхідний сигнал і видає вихідний сигнал відповідно до конструкції.

Конфігурація електронного фільтра зазвичай є вибірковою, а критерієм вибору є частота вхідного сигналу. Внаслідок зазначеного вище, в залежності від типу схеми (послідовно або паралельно) фільтр дозволить проходити певні сигнали і блокувати проходження решти.

Таким чином, вихідний сигнал буде характеризуватися очищенням відповідно до конструктивних параметрів схеми, що становить фільтр.

Індекс

  • 1 Характеристики
  • 2 Фільтри першого порядку
    • 2.1 Фільтри нижніх частот
    • 2.2 Фільтри високі
  • 3 Фільтри другого порядку
  • 4 Програми
  • 5 Посилання

Особливості

- Активні фільтри є аналоговими фільтрами, що означає, що вони змінюють аналоговий сигнал (вхід) в залежності від частотних компонентів.

- Завдяки наявності активних компонентів (операційних підсилювачів, вакуумних трубок, транзисторів тощо) цей тип фільтрів збільшує перетин або весь вихідний сигнал, по відношенню до вхідного сигналу.

Це пов'язано з посиленням енергії за рахунок використання операційних підсилювачів (OPAMS). Вищеописане полегшує отримання резонансу і високий фактор якості, без необхідності використання індукторів. Зі свого боку, коефіцієнт якості, також відомий як фактор Q, є мірою різкості і ефективності резонансу.

- Активні фільтри можуть об'єднувати активні та пасивні компоненти. Останні є основними складовими ланцюгів: резисторів, конденсаторів і індукторів.

- Активні фільтри дозволяють каскадні з'єднання, налаштовані для посилення сигналів і дозволяють інтегрувати між двома або більше схемами, якщо це необхідно.

- У випадку, коли схема має операційні підсилювачі, вихідна напруга схеми обмежується напругою насичення цих елементів.

- Залежно від типу схеми і номінальних значень активних і пасивних елементів, активний фільтр може бути спроектований так, щоб забезпечити високий вхідний опір і малий вихідний опір..

- Виробництво активних фільтрів є економічним порівняно з іншими типами вузлів.

- Для роботи активні фільтри вимагають живлення, переважно симетричного.

Фільтри першого порядку

Фільтри першого порядку використовуються для ослаблення сигналів, що знаходяться вище або нижче класу відхилення, кратних 6 децибелам кожного разу, коли частота подвоюється. Цей тип збірок зазвичай представлений наступною передавальною функцією:

Коли ви розбиваєте чисельник і знаменник виразу, ви повинні:

- N (jω) є многочленом ступеня ≤ 1

- t - обернена кутова частота фільтра

- Wc - кутова частота фільтра і задається наступним рівнянням:

У згаданому вираженніc - частота зрізу фільтра.

Частота відсічення - це гранична частота фільтра, для якої індукується ослаблення сигналу. Залежно від конфігурації фільтра (низькочастотний, високочастотний, смуговий або смуговий елімінації), ефект дизайну фільтра представлений, точно, від частоти зрізу.

У конкретному випадку фільтрів першого порядку вони можуть бути лише низькими або високими.

Фільтри нижніх частот

Цей тип фільтрів дозволяє проходити більш низькі частоти і послаблює або пригнічує частоти вище частоти зрізу.

Передавальна функція для фільтрів низьких частот така:

Амплітудно-фазовий відгук цієї передавальної функції:

Активний низькочастотний фільтр може виконувати конструктивну функцію за допомогою вхідних і розрядних резисторів, а також паралельно з операційними підсилювачами і конфігураціями резисторів і конденсаторів. Нижче наведено приклад низькочастотного активного контуру інвертора:

Параметри функції передачі для цієї схеми:

Фільтри високі

З іншого боку, фільтри високих частот мають протилежний ефект у порівнянні з фільтрами низьких частот. Тобто, цей тип фільтрів послаблює низькі частоти і дозволяє пропускати високі частоти.

Навіть, в залежності від конфігурації схеми, активні фільтри високих частот можуть посилювати сигнали, якщо вони мають спеціально підготовлені для цього операційні підсилювачі. Передавальна функція активного фільтра високих частот першого порядку є наступною:

Амплітудна і фазова характеристика системи:

Активний високочастотний фільтр використовує резистори і конденсатори послідовно на вході схеми, а також резистор на шляху розряду до землі, щоб виконати функцію імпедансу зворотного зв'язку. Нижче наведено приклад активної високочастотної схеми інвертора:

Параметри функції передачі для цієї схеми:

Фільтри другого порядку

Фільтри другого порядку зазвичай отримують шляхом послідовного підключення фільтрів першого порядку, щоб отримати більш складну установку, що дозволяє налаштувати селективну частоту.

Загальний вираз для передавальної функції фільтра другого порядку:

Коли ви розбиваєте чисельник і знаменник виразу, ви повинні:

- N (jω) є многочленом ступеня ≤ 2.

- Wo - кутова частота фільтра і задається наступним рівнянням:

У цьому рівнянні fo - характеристична частота фільтра. У випадку, якщо існує схема RLC (резистор, індуктор і конденсатор послідовно), характеристична частота фільтра збігається з резонансною частотою фільтра..

У свою чергу, резонансна частота є частотою, на якій система досягає свого максимального ступеня коливань.

- . - коефіцієнт демпфування. Цей коефіцієнт визначає потужність системи для гасіння вхідного сигналу.

У свою чергу, з коефіцієнта демпфування коефіцієнт якості фільтра виходить за допомогою наступного виразу:

Залежно від конструкції імпедансів схеми, активними фільтрами другого порядку можуть бути: фільтри низьких частот, фільтри високих частот і фільтри смуги пропускання..

Програми

Активні фільтри використовуються в електричних мережах з метою зменшення збурень в мережі за рахунок підключення нелінійних навантажень.

Ці збурення можуть проникати через комбінацію активних і пасивних фільтрів, а також зміна вхідних імпедансів і конфігурацій RC на всій збірці.

У силових електричних мережах використовуються активні фільтри для зменшення гармонік струму, що протікає через мережу між активним фільтром і вузлом виробництва енергії.

Аналогічно, активні фільтри допомагають збалансувати зворотні струми, які циркулюють через нейтраль, і гармоніки, пов'язані з цим струмом і напругою системи.

Крім того, активні фільтри виконують чудову функцію щодо корекції коефіцієнта потужності взаємопов'язаних електричних систем.

Список літератури

  1. Активні фільтри (с.ф.). Національний експериментальний університет Тачіри. Держава Тачіра, Венесуела. Отримано з: unet.edu.ve
  2. Lamich, M. (2001). Активні фільтри: Вступ і програми. Universitat Politècnica de Catalunya, Іспанія. Отримано з: crit.upc.edu
  3. Miyara, F. (2004). Активні фільтри. Національний університет Росаріо. Аргентина Отримано з: fceia.unr.edu.ar
  4. Gimenez, M (s.f.). Теорія схем II. Університет Сімона Болівара. Держава Міранда, Венесуела. Отримано з: labc.usb.ve
  5. Вікіпедія, вільна енциклопедія (2017). Активний фільтр Отримано з: en.wikipedia.org
  6. Вікіпедія, вільна енциклопедія (2017). Електронний фільтр Отримано з: en.wikipedia.org