Postupom času a pribúdajúcimi štúdiami o filtroch sa diskutovalo o aktívnych filtroch. Aktívne filtre sú a skupina elektronických filtrov ktorý na svoju činnosť využíva aktívne komponenty ako zosilňovač. Zosilňovače sa používajú vo filtroch na navrhovanie s cieľom zvýšiť predvídateľnosť a výkon. To je všetko hotové, zatiaľ čo sa vyvarujete potreby induktorov. Zvyčajne sa charakteristiky filtra dajú určiť pomocou zosilňovača. Tento článok predstavuje podrobnú štúdiu a použitie aktívnych filtrov v moderných technológiách. V budúcnosti budú mať rôzne typy aktívnych filtrov oveľa väčšiu kapacitu a budú znamenať budúcu technológiu, ako má v súčasnosti.
Čo je aktívny filter?
Filter je elektrický n / w v akejkoľvek teórii obvodov, ktorý používal na zmenu buď fázy alebo amplitúdy charakteristík signálu vzhľadom na jeho frekvenciu. V ideálnom prípade to nebude obsahovať žiadnu novú frekvenciu pre i / p, ani to nezmení frekvenčnú zložku tohto signálu. Aktívny filter využíva operačné zosilňovače spolu s rôzne elektronické súčiastky ako rezistory, kondenzátory na filtrovanie. Operačné zosilňovače sa používajú na ľahké vytvorenie mnohých typov aktívnych filtrov.
Zosilňovač zastaví, aby impedancia záťaže neovplyvnila vlastnosti filtra. Forma odozvy, faktor duality a naladená frekvencia sa dajú často nastaviť pomocou lacných variabilných rezistorov. V týchto filtračných obvodoch môžeme zmeniť jeden parameter bez poškodenia druhého. Od roku 1970, keď sa ich základné princípy návratu navrhli, sa s týmito filtrami a ich realistickými aplikáciami urobilo veľa výskumu.
Typy aktívnych filtrov
Najbežnejšie typy aktívnych filtrov sú rozdelené do štyroch ako napr
- Butterworth
- Čebyšev
- Bessel
- Eliptický
Existujú k dispozícii sú rôzne druhy filtrov , ale väčšinu aplikácií je možné vyriešiť pomocou týchto implementácií.
Typy aktívnych filtrov
Čebyševov filter
Čebyševov aktívny filter sa nazýva aj ako filter rovnakého zvlnenia. Poskytuje ostrejšie obmedzenie ako a Butterworthov filter v priepustnom pásme. Filtre Chebyshev aj Butterworth vykazujú veľké fázové posuny blízko medznej frekvencie. Nevýhodou Čebyševovho filtra je vonkajšia strana minim a zosilnenia pod medznou frekvenciou. Nastaviteľný parameter pri návrhu filtra, zvlnenie zosilnenia je vyjadrené v dB.
Čebyševov filter
Implementácia týchto filtrov poskytuje omnoho strmšie zavedenie, má však zvlnenie v pásme pass-band, takže sa nepoužíva v audio systémoch. Aj keď je to oveľa lepšie v niektorých aplikáciách, kde je v priepustnom pásme k dispozícii iba jedna frekvencia, ale na elimináciu je potrebných veľa ďalších frekvencií.
Butterworth aktívny filter
The Butterworth aktívny filter sa nazýva aj ako plochý filter. Implementácia aktívneho filtra Butterworth zaručuje plochú odozvu v priepustnom pásme a dostatočné rozvinutie. Táto skupina filtrov sa približuje k dokonalému prispôsobeniu filtra v priepustnom pásme. Zobrazujú sa krivky frekvenčnej odozvy rôznych druhov filtrov. Tento filter obsahuje v podstate plochú amplitúdu, frekvenčnú odozvu až po medznú frekvenciu.
Butterworthov filter
Drsnosť medznej hodnoty je vidieť na diagrame. Je známe, že všetky tri filtre dosahujú uhol rozvinutia -40 dB / dekádu pri frekvenciách oveľa vyšších ako medzná hodnota. Tento filter má charakteristiku niekde b / n Čebyševov a Besselov filter . Má rozumné rozvinutie sukne a mierne nelineárne fázové odozvy. Tento druh filtra je dobrý, veľmi ľahko pochopiteľný a je vynikajúci pre aplikácie na spracovanie zvuku.
Besselov filter
Besselov filter poskytuje ideálnu fázovú charakteristiku s lineárnou fázovou odozvou až do takmer medznej frekvencie. Zahŕňa síce veľmi lineárnu fázovú odozvu, ale celkom mierny sklon sukne. Aplikácie tohto filtra zahŕňajú to, kde sú fázové charakteristiky významné. Je to malý fázový posun, aj keď jeho medzné charakteristiky nie sú príliš inteligentné. Je vhodný pre pulzné aplikácie.
Besselov filter
Besselov filter má stabilné oneskorenie šírenia v i / p frekvenčnom spektre. Takže použitie štvorcovej vlny na vstup filtra dá štvorcovú vlnu na o / p bez prekročenia. Ďalej bude akýkoľvek filter čakať rôzne frekvencie v rôznych množstvách. To sa prejaví ako prekročenie na krivke o / p.
Eliptický filter
Eliptický filter je oveľa viac komplikovaný filter ako Čebyšev . Zahŕňa zvlnenie v priepustnom pásme a silné rozvinutie za cenu zvlnenia v pásme zastavenia. Tento filter obsahuje všetky filtre v konverznej oblasti, má však oblasti stop pásma aj priepustného pásma. Tento filter môže byť navrhnutý tak, aby venoval osobitnú pozornosť konkrétnym frekvenciám v zastavovacom pásme, čo znižuje útlm ďalších frekvencií v zastavovacom pásme.
Eliptický filter
Výhody aktívnych filtrov
Výhody aktívnych filtrov zahŕňajú nasledujúce
- Tieto filtre sú rozumnejšie ako pasívne filtre.
- Prístroj používaný v týchto filtroch je menší ako komponenty používané v pasívnych filtroch.
- Aktívny filter nevykazuje žiadnu stratu vloženia.
- Umožňuje tiež medzistupňové oddelenie pre riadenie i / p a o / p impedancie.
Aplikácie aktívnych filtrov
- Aktívne filtre sa používajú v komunikačné systémy na potlačenie hluku , na izoláciu komunikácie signálu z rôznych kanálov, aby sa zlepšil jedinečný signál správy z modulovaného signálu.
- Tieto filtre používajú v prístrojových systémoch konštruktéri na výber požadovaného frekvenčného prístroja a na odpojenie nežiaducich.
- Tieto filtre možno použiť na obmedzenie šírky pásma analógového signálu pred zmenou na digitálny signál.
- V audio systémoch sa používajú analógové filtre inžiniermi posielať rôzne frekvencie do rôznych reproduktorov. Napríklad v hudobnom priemysle sú na ovládanie frekvenčných komponentov potrebné aplikácie na záznam a prehrávanie.
- Aktívne filtre sa používajú v biomedicínske nástroje prepojiť psychologické snímače s diagnostickými zariadeniami a zaznamenávaním údajov.
V súčasnosti početné typy aktívnych filtrov sú v počiatočnej fáze kvôli svojej krátkej kapacite. Ale v súčasnosti ho veľa inžinierov navrhuje s veľkými kapacitami. Efektívnosť z dlhodobého hľadiska bude nielen tlačiť na spotrebiteľov s nelineárnym zaťažením, aby používali tieto filtre na zachovanie, ale aj na kvalitu energie pri efektívnom využívaní. K dispozícii bude konfigurácia veľkého množstva aktívnych filtrov na náhradu jalového výkonu, harmonického prúdu, nevyváženého a neutrálneho prúdu. Zákazník si môže v blízkej budúcnosti zvoliť aktívny filter s preferovanými funkciami, keď bude technológia pokračovať. Ďalej akékoľvek otázky týkajúce sa tohto konceptu alebo vedieť o konštrukcii filtra Butterworth a jeho aplikácií, poskytnite svoje cenné návrhy komentárom v sekcii komentárov nižšie. Tu je otázka pre vás, aká je funkcia filtra ?
Fotografické úvery:
- Besselov filter obvod dnes
- Eliptický filter ni
