Характеристики на активните филтри, първи и втори ред, приложения



на активни филтри са тези, които имат контролирани източници или активни елементи, като например операционни усилватели, транзистори или вакуумни тръби. Чрез електронна верига, филтър позволява да се съобрази с моделирането на трансферна функция, която променя входния сигнал и дава изходен сигнал според проекта..

Конфигурацията на електронен филтър обикновено е селективна и критерият за избор е честотата на входния сигнал. Поради това, в зависимост от типа на веригата (последователно или паралелно), филтърът ще позволи преминаването на определени сигнали и ще блокира преминаването на останалите.

По този начин изходният сигнал ще бъде характеризиран чрез пречистване съгласно конструктивните параметри на веригата, която представлява филтъра.

индекс

  • 1 Характеристики
  • 2 Филтри от първа поръчка
    • 2.1 Нискочестотни филтри
    • 2.2 Филтрите преминават високо
  • 3 Филтри от втори ред
  • 4 Приложения
  • 5 Препратки

функции

- Активните филтри са аналогови филтри, което означава, че те модифицират аналогов сигнал (вход) в зависимост от честотните компоненти.

- Благодарение на наличието на активни компоненти (операционни усилватели, вакуумни тръби, транзистори и др.), Този тип филтри увеличава секция или целия изходен сигнал по отношение на входния сигнал..

Това се дължи на усилването на енергия чрез използване на операционни усилватели (OPAMS). Посоченото по-горе улеснява получаването на резонанс и висок качествен фактор, без да е необходимо да се използват индуктори. От своя страна, коефициентът на качество, известен още като фактор Q, е мярка за остротата и ефективността на резонанса.

- Активните филтри могат да комбинират активни и пасивни компоненти. Последните са основните компоненти на схемите: резистори, кондензатори и индуктори.

- Активните филтри позволяват каскадни връзки, са конфигурирани да усилват сигналите и да позволяват интеграция между две или повече вериги, ако е необходимо.

- В случай, че веригата има оперативни усилватели, изходното напрежение на веригата е ограничено от напрежението на насищане на тези елементи.

- В зависимост от типа на веригата и номиналните стойности на активните и пасивните елементи, активният филтър може да бъде проектиран така, че да осигурява високо входно съпротивление и малък изходен импеданс..

- Производството на активни филтри е икономично в сравнение с други видове сглобки.

- За да работят, активните филтри изискват захранване, за предпочитане симетрично.

Филтри от първи ред

Филтрите от първи ред се използват за намаляване на сигналите, които са над или под нивото на отхвърляне, в кратни на 6 децибела всеки път, когато честотата се удвоява. Този тип сглобки обикновено се представя чрез следната преносна функция:

Когато разбиете числителя и знаменателя на израза, трябва да:

- N (jω) е полином от степен ≤ 1

- t е обратната на ъгловата честота на филтъра

- Wв е ъгловата честота на филтъра и се дава със следното уравнение:

В споменатия изразв е граничната честота на филтъра.

Преходната честота е тази пределна честота на филтъра, при която се индуцира затихване на сигнала. В зависимост от конфигурацията на филтъра (нискочестотен, високочестотен, лентов или лентово елиминиране), ефектът от дизайна на филтъра е представен точно от граничната честота.

В конкретния случай на филтри от първи ред, те могат да бъдат само нископропускащи или високопроходни.

Нискочестотни филтри

Този тип филтри позволяват преминаването на по-ниски честоти и отслабват или потискат честотите над граничната честота.

Трансферната функция за нискочестотните филтри е както следва:

Амплитудният и фазовият отговор на тази трансферна функция е:

Активният нискочестотен филтър може да изпълни проектната функция чрез използване на входни и земно-разрядни резистори, заедно с оперативни усилватели и паралелно конфигурации на резистори и кондензатори. По-долу е даден пример на инверторна нискочестотна активна верига:

Параметрите на трансферната функция за тази верига са:

Филтрите преминават високо

От друга страна, високочестотните филтри имат обратен ефект, в сравнение с нискочестотните филтри. Това означава, че този тип филтри намаляват ниските честоти и позволяват високите честоти да преминават.

Дори, в зависимост от конфигурацията на веригата, активните филтри с висока честота могат да усилят сигналите, ако имат оперативни усилватели, специално подредени за тази цел. Трансферната функция на активен високочестотен филтър от първия ред е както следва:

Амплитудната и фазова реакция на системата е:

Един активен високочестотен филтър използва резистори и кондензатори последователно на входа на веригата, както и резистор по пътя на заустване към земята, за да изпълни функцията на обратното импеданс. По-долу е даден пример за активна високочестотна инверторна схема:

Параметрите на трансферната функция за тази верига са:

Филтри от втори ред

Филтри от втори ред обикновено се получават чрез последователно свързване на филтърни връзки от първи ред, за да се получи по-сложна настройка, която позволява селективна настройка на честотата.

Общият израз за трансферната функция на филтър от втори ред е:

Когато разбиете числителя и знаменателя на израза, трябва да:

- N (jω) е полином от степен ≤ 2.

- Wили е ъгловата честота на филтъра и се дава със следното уравнение:

В това уравнение fили е характеристичната честота на филтъра. В случай, че има RLC верига (резистор, индуктор и серия кондензатори), характерната честота на филтъра съвпада с резонансната честота на филтъра.

На свой ред, резонансната честота е честотата, при която системата достига максималната си степен на трептене.

- ζ е коефициентът на затихване. Този фактор определя капацитета на системата да овлажнява входния сигнал.

На свой ред от коефициента на затихване коефициентът на качеството на филтъра се получава чрез следния израз:

В зависимост от конструкцията на импедансите на веригата, активните филтри от втори ред могат да бъдат: нискочестотни филтри, високочестотни филтри и лентови филтри..

приложения

Активните филтри се използват в електрическите мрежи, за да се намалят смущенията в мрежата, поради свързването на нелинейни товари.

Тези смущения могат да бъдат проникнати чрез комбинация от активни и пасивни филтри, както и от вариациите на входните импеданси и RC конфигурации по време на сглобяването.

В силовите електрически мрежи се използват активни филтри за намаляване на хармониците на тока, протичащ през мрежата между активния филтър и енергийния възел..

По същия начин, активните филтри помагат за балансиране на възвратните токове, които циркулират през неутралата, и на хармониците, свързани с този токов поток и напрежението на системата..

В допълнение, активните филтри изпълняват отлична функция по отношение на корекцията на фактора на мощността на взаимосвързаните електрически системи.

препратки

  1. Активни филтри (s.f.). Национален експериментален университет в Тачира. Държава Тачира, Венецуела. Взето от: unet.edu.ve
  2. Lamich, М. (2001). Активни филтри: Въведение и Приложения. Universitat Politècnica de Catalunya, Испания. Взето от: crit.upc.edu
  3. Miyara, F. (2004). Активни филтри. Национален университет в Росарио. Аржентина. Взето от: fceia.unr.edu.ar
  4. Gimenez, М (s.f.). Теория на веригите II. Университет Симон Боливар. Държава Миранда, Венецуела. Изтеглено от: labc.usb.ve
  5. Уикипедия, Свободната енциклопедия (2017). Активен филтър Изтеглено от: en.wikipedia.org
  6. Уикипедия, Свободната енциклопедия (2017). Електронен филтър Изтеглено от: en.wikipedia.org