Plik aktywne filtry Są to takie, które mają sterowane źródła lub elementy aktywne, takie jak wzmacniacze operacyjne, tranzystory czy lampy próżniowe. Poprzez obwód elektroniczny filtr umożliwia wykonanie modelowania funkcji przenoszenia, która zmienia sygnał wejściowy i daje sygnał wyjściowy zgodnie z projektem.
Konfiguracja filtra elektronicznego jest zwykle selektywna, a kryterium wyboru to częstotliwość sygnału wejściowego. W związku z powyższym w zależności od rodzaju obwodu (szeregowego lub równoległego) filtr pozwoli na przejście pewnych sygnałów i zablokuje przejście pozostałych..
W ten sposób sygnał wyjściowy będzie charakteryzował się udoskonaleniem zgodnie z parametrami konstrukcyjnymi obwodu, który stanowi filtr..
Indeks artykułów
- Filtry aktywne są filtrami analogowymi, co oznacza, że modyfikują sygnał analogowy (wejście) w oparciu o składowe częstotliwości.
- Dzięki obecności elementów aktywnych (wzmacniacze operacyjne, lampy próżniowe, tranzystory itp.) Tego typu filtr zwiększa sekcję lub cały sygnał wyjściowy w stosunku do sygnału wejściowego..
Wynika to ze wzmocnienia mocy za pomocą wzmacniaczy operacyjnych (OPAMS). Ułatwia to uzyskanie rezonansu i wysokiej jakości współczynnika bez konieczności stosowania cewek. Z kolei współczynnik jakości - zwany również współczynnikiem Q - jest miarą ostrości i skuteczności rezonansu..
- Filtry aktywne mogą łączyć komponenty aktywne i pasywne. Te ostatnie to podstawowe elementy układów: rezystory, kondensatory i cewki..
- Filtry aktywne umożliwiają połączenia kaskadowe, są skonfigurowane tak, aby wzmacniać sygnały i w razie potrzeby umożliwiać integrację między dwoma lub więcej obwodami.
- W przypadku, gdy obwód ma wzmacniacze operacyjne, napięcie wyjściowe obwodu jest ograniczone przez napięcie nasycenia tych elementów.
- W zależności od typu obwodu i wartości znamionowych elementów aktywnych i pasywnych, filtr aktywny można zaprojektować tak, aby zapewniał wysoką impedancję wejściową i małą impedancję wyjściową..
- Produkcja filtrów aktywnych jest ekonomiczna w porównaniu z innymi typami zespołów.
- Do działania filtry aktywne wymagają zasilania, najlepiej symetrycznego.
Filtry pierwszego rzędu są używane do tłumienia sygnałów powyżej lub poniżej stopnia tłumienia, o wielokrotność 6 decybeli za każdym razem, gdy częstotliwość jest podwajana. Ten typ montażu jest zwykle reprezentowany przez następującą funkcję przenoszenia:
Rozbijając licznik i mianownik wyrażenia, otrzymujemy:
- N (jω) jest wielomianem stopnia ≤ 1
- t jest odwrotnością częstotliwości kątowej filtra
- Wdo jest częstotliwością kątową filtra i jest określona następującym równaniem:
W tym wyrażeniu fdo jest częstotliwością odcięcia filtra.
Częstotliwość odcięcia to częstotliwość graniczna filtra, dla którego indukowane jest tłumienie sygnału. W zależności od konfiguracji filtra (pasma dolnoprzepustowe, górnoprzepustowe, pasmowoprzepustowe lub eliminujące) efekt konstrukcji filtra jest przedstawiany dokładnie na podstawie częstotliwości odcięcia..
W szczególnym przypadku filtrów pierwszego rzędu mogą to być tylko dolnoprzepustowe lub górnoprzepustowe.
Ten typ filtra przepuszcza niższe częstotliwości i tłumi lub tłumi częstotliwości powyżej częstotliwości odcięcia..
Funkcja transferu dla filtrów dolnoprzepustowych jest następująca:
Amplituda i odpowiedź fazowa tej funkcji przenoszenia to:
Aktywny filtr dolnoprzepustowy może spełniać funkcję projektową, wykorzystując rezystory wejściowe i rezystory rozładowcze do masy, a także wzmacniacze operacyjne i konfiguracje rezystorów i kondensatorów równolegle. Przykład aktywnego obwodu inwertera dolnoprzepustowego przedstawiono poniżej:
Parametry funkcji przesyłania dla tego obwodu to:
Ze swojej strony filtry górnoprzepustowe mają odwrotny skutek w porównaniu z filtrami dolnoprzepustowymi. Innymi słowy, ten typ filtra tłumi niskie częstotliwości i przepuszcza wysokie częstotliwości..
Nawet, w zależności od konfiguracji obwodu, aktywne filtry górnoprzepustowe mogą wzmacniać sygnały, jeśli mają specjalnie zaprojektowane do tego celu wzmacniacze operacyjne. Funkcja przenoszenia aktywnego filtra górnoprzepustowego pierwszego rzędu jest następująca:
Amplituda i odpowiedź fazowa systemu to:
Aktywny filtr górnoprzepustowy wykorzystuje rezystory i kondensatory połączone szeregowo na wejściu obwodu, a także rezystor na ścieżce wyładowania do masy, aby służyć jako impedancja sprzężenia zwrotnego. Oto przykład górnoprzepustowego obwodu aktywnego inwertera:
Parametry funkcji przesyłania dla tego obwodu to:
Filtry drugiego rzędu uzyskuje się zwykle poprzez szeregowe połączenie filtrów pierwszego rzędu w celu uzyskania bardziej złożonego zespołu, który pozwala na selektywne dostrojenie częstotliwości.
Ogólne wyrażenie dla funkcji przenoszenia filtru drugiego rzędu jest następujące:
Rozbijając licznik i mianownik wyrażenia, otrzymujemy:
- N (jω) jest wielomianem stopnia ≤ 2.
- Wlub jest częstotliwością kątową filtra i jest określona następującym równaniem:
W tym równaniu flub jest charakterystyczną częstotliwością filtra. W przypadku posiadania obwodu RLC (rezystancja, cewka i kondensator połączone szeregowo), częstotliwość charakterystyczna filtra jest zgodna z częstotliwością rezonansową filtra.
Z kolei częstotliwość rezonansowa to częstotliwość, przy której układ osiąga maksymalny stopień oscylacji.
- ζ jest współczynnikiem tłumienia. Czynnik ten określa zdolność systemu do tłumienia sygnału wejściowego.
Z kolei ze współczynnika tłumienia współczynnik jakości filtra uzyskuje się za pomocą następującego wyrażenia:
W zależności od konstrukcji impedancji obwodu, filtrami aktywnymi drugiego rzędu mogą być: filtry dolnoprzepustowe, filtry górnoprzepustowe i filtry pasmowe.
Filtry aktywne są stosowane w sieciach elektrycznych w celu redukcji zakłóceń w sieci, ze względu na podłączenie nieliniowych obciążeń.
Te zakłócenia mogą być przenikane przez połączenie filtrów aktywnych i pasywnych oraz zmieniające się impedancje wejściowe i ustawienia RC w całym zespole..
W sieciach elektroenergetycznych filtry aktywne służą do redukcji harmonicznych prądu przepływających przez sieć między filtrem aktywnym a węzłem wytwarzania energii elektrycznej..
Podobnie, filtry aktywne pomagają zrównoważyć prądy powrotne, które krążą w przewodzie neutralnym, oraz harmoniczne związane z tą cyrkulacją prądu i napięciem systemu..
Ponadto filtry aktywne odgrywają doskonałą rolę w korygowaniu współczynnika mocy połączonych systemów elektrycznych..
Jeszcze bez komentarzy