The aktivní filtry Jsou to ty, které mají řízené zdroje nebo aktivní prvky, jako jsou operační zesilovače, tranzistory nebo elektronky. Prostřednictvím elektronického obvodu umožňuje filtr splnit modelování přenosové funkce, která mění vstupní signál a poskytuje výstupní signál podle návrhu.
Konfigurace elektronického filtru je obvykle selektivní a kritériem výběru je frekvence vstupního signálu. Vzhledem k výše uvedenému, v závislosti na typu obvodu (sériového nebo paralelního), filtr umožní průchod určitých signálů a zablokuje průchod zbytku..
Tímto způsobem bude výstupní signál charakterizován vyladěním podle konstrukčních parametrů obvodu, který tvoří filtr..
Rejstřík článků
- Aktivní filtry jsou analogové filtry, což znamená, že upravují analogový signál (vstup) na základě frekvenčních složek.
- Díky přítomnosti aktivních komponent (operační zesilovače, elektronky, tranzistory atd.) Tento typ filtru zvyšuje část nebo celý výstupní signál, pokud jde o vstupní signál..
To je způsobeno zesílením výkonu pomocí operačních zesilovačů (OPAMS). To usnadňuje získání rezonance a vysoce kvalitního faktoru bez nutnosti použití induktorů. Faktor kvality - známý také jako faktor Q - je měřítkem ostrosti a účinnosti rezonance..
- Aktivní filtry mohou kombinovat aktivní a pasivní komponenty. Posledně uvedené jsou základní součásti obvodů: rezistory, kondenzátory a induktory..
- Aktivní filtry umožňují kaskádové připojení, jsou konfigurovány pro zesílení signálů a v případě potřeby umožňují integraci mezi dvěma nebo více obvody.
- V případě, že obvod má operační zesilovače, je výstupní napětí obvodu omezeno saturačním napětím těchto prvků.
- V závislosti na typu obvodu a hodnotách aktivních a pasivních prvků může být aktivní filtr navržen tak, aby poskytoval vysokou vstupní impedanci a malou výstupní impedanci..
- Výroba aktivních filtrů je ve srovnání s jinými typy sestav ekonomická.
- K provozu vyžadují aktivní filtry napájecí zdroj, nejlépe symetrický.
Filtry prvního řádu se používají k zeslabení signálů nad nebo pod stupněm odmítnutí násobky 6 decibelů při každém zdvojnásobení frekvence. Tento typ montáže je obvykle reprezentován následující přenosovou funkcí:
Při rozpadu čitatele a jmenovatele výrazu máme:
- N (jω) je polynom stupně ≤ 1
- t je inverzní k úhlové frekvenci filtru
- ŽC je úhlová frekvence filtru a je dána následující rovnicí:
V tomto výrazu fC je mezní frekvence filtru.
Mezní frekvence je mezní frekvence filtru, pro kterou je indukován útlum signálu. V závislosti na konfiguraci filtru (dolní propust, horní propust, pásmová propust nebo eliminace pásem) je účinek konstrukce filtru prezentován přesně z mezní frekvence..
V konkrétním případě filtrů prvního řádu to mohou být pouze dolní propust nebo horní propust.
Tento typ filtru umožňuje průchod nižších frekvencí a zeslabuje nebo potlačuje frekvence nad mezní frekvencí..
Funkce přenosu pro dolní propust je následující:
Amplituda a fázová odezva této přenosové funkce jsou:
Aktivní dolní propust může plnit konstrukční funkci tím, že využívá vstupní a zemní výbojové rezistory spolu s operačními zesilovači a konfiguracemi rezistorů a kondenzátorů paralelně. Níže je uveden příklad aktivního nízkoprůchodového invertorového obvodu:
Parametry přenosové funkce pro tento obvod jsou:
Vysokoprůchodové filtry mají naopak opačný účinek než dolní propusti. Jinými slovy, tento typ filtru tlumí nízké frekvence a nechává vysoké frekvence projít..
I v závislosti na konfiguraci obvodu mohou aktivní horní propusti zesilovat signály, pokud mají operační zesilovače speciálně uspořádané pro tento účel. Funkce přenosu aktivního horního filtru prvního řádu je následující:
Amplituda a fázová odezva systému jsou:
Aktivní vysokoprůchodový filtr využívá na vstupu obvodu rezistory a kondenzátory zapojené do série, stejně jako rezistor ve výbojové cestě k zemi, který slouží jako zpětnovazební impedance. Zde je příklad aktivního obvodu invertoru s vysokou propustností:
Parametry přenosové funkce pro tento obvod jsou:
Filtry druhého řádu se obvykle získávají zapojením filtrů prvního řádu do série, aby se získala složitější sestava, která umožňuje selektivně vyladit frekvence.
Obecný výraz pro přenosovou funkci filtru druhého řádu je:
Při rozpadu čitatele a jmenovatele výrazu máme:
- N (jω) je polynom stupně ≤ 2.
- Žnebo je úhlová frekvence filtru a je dána následující rovnicí:
V této rovnici fnebo je charakteristická frekvence filtru. V případě, že máte obvod RLC (odpor, induktor a kondenzátor v sérii), charakteristická frekvence filtru odpovídá rezonanční frekvenci filtru.
Rezonanční frekvence je zase frekvence, při které systém dosáhne svého maximálního stupně oscilace.
- ζ je tlumící faktor. Tento faktor definuje schopnost systému tlumit vstupní signál.
Z faktoru tlumení je faktor kvality filtru získán následujícím výrazem:
V závislosti na konstrukci obvodových impedancí mohou být aktivní filtry druhého řádu: dolní propusti, horní propusti a pásmové filtry.
Aktivní filtry se používají v elektrických sítích, aby se snížilo rušení v síti v důsledku připojení nelineárních zátěží.
Tyto poruchy lze proniknout kombinací aktivních a pasivních filtrů a změnou vstupních impedancí a nastavení RC v celé sestavě..
V energetických elektrických sítích se aktivní filtry používají ke snížení harmonických proudů, které cirkulují sítí mezi aktivním filtrem a uzlem výroby elektrické energie..
Aktivní filtry rovněž pomáhají vyvážit zpětné proudy, které cirkulují neutrálem, a harmonické složky spojené s tímto proudem a systémovým napětím..
Aktivní filtry navíc hrají vynikající roli při korekci účiníku propojených elektrických systémů..
Zatím žádné komentáře