Značajke aktivnih filtara, prvi i drugi poredak, aplikacije



aktivni filtri su oni koji imaju kontrolirane izvore ili aktivne elemente, kao što su, na primjer, operativna pojačala, tranzistori ili vakuumske cijevi. Kroz elektronički krug, filtar omogućuje usklađivanje s prijenosnom funkcijom koja mijenja ulazni signal i daje izlazni signal prema projektu.

Konfiguracija elektroničkog filtra je obično selektivna, a kriterij odabira je frekvencija ulaznog signala. Zbog gore navedenog, ovisno o vrsti kruga (serijski ili paralelno) filtar će omogućiti prolaz određenih signala i blokirati prolazak ostalih.

Na taj način, izlazni signal će biti karakteriziran pročišćavanjem prema projektnim parametrima kruga koji tvori filtar.

indeks

  • 1 Značajke
  • 2 Filtri prvog reda
    • 2.1 Niskopropusni filtri
    • 2.2 Filtri prolaze visoko
  • 3 Filtri drugog reda
  • 4 Aplikacije
  • 5 Reference

značajke

- Aktivni filtri su analogni filtri, što znači da oni modificiraju analogni signal (ulaz) ovisno o komponentama frekvencije.

- Zahvaljujući prisutnosti aktivnih komponenti (operacijska pojačala, vakuumske cijevi, tranzistori, itd.), Ovaj tip filtera povećava dio ili cijeli izlazni signal, u odnosu na ulazni signal.

To je zbog pojačanja energije korištenjem operativnih pojačala (OPAMS). Navedeno olakšava dobivanje rezonancije i faktor visoke kvalitete, bez potrebe za korištenjem induktora. S druge strane, faktor kvalitete - također poznat kao Q-faktor - mjera je oštrine i učinkovitosti rezonancije.

- Aktivni filtri mogu kombinirati aktivne i pasivne komponente. Ovo su osnovne komponente krugova: otpornici, kondenzatori i induktori.

- Aktivni filtri omogućuju kaskadno povezivanje, konfigurirani su da pojačavaju signale i omogućuju integraciju između dva ili više krugova ako je potrebno.

- U slučaju da sklop ima operativna pojačala, izlazni napon kruga je ograničen naponom zasićenja tih elemenata.

- Ovisno o vrsti kruga i nazivnim vrijednostima aktivnih i pasivnih elemenata, aktivni filtar može biti dizajniran tako da osigura visoku ulaznu impedanciju i malu izlaznu impedanciju..

- Proizvodnja aktivnih filtara je ekonomična u usporedbi s drugim tipovima sklopova.

- Za rad, aktivni filtri zahtijevaju napajanje, po mogućnosti simetrično.

Filtri prvog reda

Filtri prvog reda koriste se za prigušenje signala koji su iznad ili ispod razreda odbacivanja, u višekratnicima od 6 decibela svaki put kada se frekvencija udvostruči. Ovu vrstu sklopova obično predstavlja sljedeća prijenosna funkcija:

Kada raščlanite brojnik i nazivnik izraza, morate:

- N (jω) je polinom stupnja ≤ 1

- t je inverzna kutna frekvencija filtra

- Wc je kutna frekvencija filtra i daje se sljedećom jednadžbom:

U navedenom izrazuc je granična frekvencija filtra.

Granična frekvencija je granična frekvencija filtra za koju se inducira slabljenje signala. Ovisno o konfiguraciji filtra (niskopropusni, visokopropusni, pojasni ili pojasni eliminacijski), učinak dizajna filtra prikazan je precizno, od granične frekvencije.

U konkretnom slučaju filtera prvog reda, oni mogu biti samo niski ili visoki prolaz.

Niskopropusni filtri

Ovaj tip filtera dopušta prolaz nižih frekvencija, a prigušuje ili suzbija frekvencije iznad granične frekvencije.

Funkcija prijenosa za niskopropusne filtre je sljedeća:

Odziv amplitude i faze ove prijenosne funkcije je:

Aktivni niskopropusni filtar može ispuniti projektnu funkciju korištenjem ulaznih i zemljospojnih otpornika, zajedno s operacijskim pojačalima i konfiguracijama otpornika i kondenzatora paralelno. U nastavku je primjer invertera niskopropusnog aktivnog kruga:

Parametri prijenosne funkcije za ovaj krug su:

Filtri prolaze visoko

S druge strane, visokopropusni filtri imaju suprotan učinak u usporedbi s niskopropusnim filtrima. To jest, ovaj tip filtera prigušuje niske frekvencije i dopušta prolaz visokih frekvencija.

Čak i, ovisno o konfiguraciji kruga, aktivni filtri visoke frekvencije mogu pojačati signale ako imaju operativna pojačala posebno uređena za tu svrhu. Prijenosna funkcija aktivnog visokopropusnog filtra prvog reda je kako slijedi:

Odziv amplitude i faze sustava je:

Aktivni visokopropusni filtar koristi otpornike i kondenzatore u seriji na ulazu kruga, kao i otpornik na putu pražnjenja u tlo, kako bi ispunio funkciju povratne impedancije. U nastavku je primjer aktivnog visokonaponskog pretvaračkog kruga:

Parametri prijenosne funkcije za ovaj krug su:

Filtri drugog reda

Filtri drugog reda obično se dobivaju serijskim povezivanjem filtera prvog reda kako bi se dobila složenija postavka koja omogućuje podešavanje selektivne frekvencije.

Opći izraz za prijenosnu funkciju filtra drugog reda je:

Kada raščlanite brojnik i nazivnik izraza, morate:

- N (jω) je polinom stupnja ≤ 2.

- Wili je kutna frekvencija filtra i daje se sljedećom jednadžbom:

U ovoj jednadžbi fili je karakteristična frekvencija filtra. U slučaju da postoji RLC krug (otpornik, induktor i serijski kondenzator), karakteristična frekvencija filtra podudara se s frekvencijom rezonancije filtra.

S druge strane, rezonantna frekvencija je frekvencija na kojoj sustav doseže svoj maksimalni stupanj oscilacija.

- . je faktor prigušenja. Taj faktor definira kapacitet sustava za prigušivanje ulaznog signala.

Zauzvrat, iz faktora prigušenja faktor kvalitete filtra dobiva se pomoću sljedećeg izraza:

Ovisno o konstrukciji impedancija kruga, aktivni filtri drugog reda mogu biti: niskopropusni, visokopropusni i pojasno propusni..

aplikacije

Aktivni filtri se koriste u električnim mrežama kako bi se smanjile smetnje u mreži, zbog spajanja nelinearnih opterećenja.

Ovi poremećaji mogu biti prožeti kroz kombinaciju aktivnih i pasivnih filtara, te varijacije ulaznih impedancija i RC konfiguracija tijekom montaže.

U energetskim električnim mrežama, aktivni filtri se koriste za smanjenje harmonika struje kroz mrežu između aktivnog filtra i čvora za proizvodnju energije.

Isto tako, aktivni filtri pomažu uravnotežiti povratne struje koje cirkuliraju kroz neutralno, i harmonike povezane s ovim strujnim protokom i naponom sustava..

Osim toga, aktivni filtri ispunjavaju izvrsnu funkciju u odnosu na korekciju faktora snage međusobno povezanih električnih sustava.

reference

  1. Aktivni filtri (s.f.). Nacionalno eksperimentalno sveučilište u Tachiri. Država Táchira, Venezuela. Dobavljeno iz: unet.edu.ve
  2. Lamich, M. (2001). Aktivni filtri: Uvod i aplikacije. Universitat Politècnica de Catalunya, Španjolska. Preuzeto s: crit.upc.edu
  3. Miyara, F. (2004). Aktivni filtri. Nacionalno sveučilište u Rosariju. Argentina. Preuzeto s: fceia.unr.edu.ar
  4. Gimenez, M (s.f.). Teorija kruga II. Sveučilište Simón Bolívar. Država Miranda, Venezuela. Preuzeto s: labc.usb.ve
  5. Wikipedija, slobodna enciklopedija (2017). Aktivni filtar Preuzeto s: en.wikipedia.org
  6. Wikipedija, slobodna enciklopedija (2017). Elektronski filtar Preuzeto s: en.wikipedia.org