Filter aktif

Apa itu filter aktif?

Itu filter aktif Mereka adalah mereka yang memiliki sumber terkontrol atau elemen aktif, seperti amplifier operasional, transistor atau tabung vakum. Melalui sirkuit elektronik, filter memungkinkan untuk mematuhi pemodelan fungsi transfer yang mengubah sinyal input dan memberikan sinyal output sesuai dengan desain.

Konfigurasi filter elektronik biasanya selektif dan kriteria pemilihan adalah frekuensi sinyal input. Karena hal di atas, tergantung pada jenis sirkuit (secara seri atau paralel) filter akan memungkinkan bagian dari sinyal tertentu dan memblokir sisanya sisanya.

Dengan cara ini, sinyal output akan ditandai dengan disempurnakan sesuai dengan parameter desain sirkuit yang merupakan filter.

Karakteristik filter aktif

- Filter aktif adalah filter analog, yang menyiratkan bahwa mereka memodifikasi sinyal analog (input) tergantung pada komponen frekuensi.

- Berkat keberadaan komponen aktif (amplifier operasional, tabung vakum, transistor, dll.), Jenis filter ini meningkatkan bagian atau seluruh sinyal output, sehubungan dengan sinyal input.

Ini karena amplifikasi energi karena penggunaan amplifier operasional (OPAM). Ini memfasilitasi perolehan resonansi dan faktor kualitas tinggi, tanpa menggunakan induktor. Untuk bagiannya, faktor kualitas - juga dikenal sebagai faktor Q adalah ukuran ketajaman dan efisiensi resonansi.

- Filter aktif dapat menggabungkan komponen aktif dan kewajiban. Yang terakhir adalah komponen dasar dari sirkuit: resistensi, kapasitor dan induktor.

- Filter aktif memungkinkan koneksi kaskade, dikonfigurasi untuk memperkuat sinyal dan memungkinkan integrasi antara dua atau lebih sirkuit jika perlu.

Dapat melayani Anda: 50 penemu paling terkenal dalam sejarah

- Jika sirkuit memiliki amplifier operasional, tegangan output sirkuit dibatasi oleh tegangan saturasi dari elemen -elemen ini.

- Bergantung pada jenis sirkuit, dan nilai nominal dari aktif dan kewajiban, filter aktif dapat dirancang untuk memberikan impedansi input tinggi dan impedansi output kecil.

- Pembuatan filter aktif adalah ekonomi dibandingkan dengan jenis majelis lainnya.

- Untuk beroperasi, filter aktif memerlukan sumber makan, lebih disukai simetris.

Filter pesanan pertama

Filter urutan pertama digunakan untuk mengurangi sinyal yang berada di atas atau di bawah tingkat penolakan, dalam kelipatan 6 desibel setiap kali frekuensi digandakan. Jenis rakitan ini biasanya diwakili oleh fungsi transfer berikut:

Ketika pembilang dan penyebut ekspresi, Anda harus:

- N (jΩ) adalah polinomial kelas ≤ 1

- t adalah kebalikan dari frekuensi sudut filter

- W_C Ini adalah frekuensi sudut filter, dan diberikan oleh persamaan berikut:

Dalam ekspresi tersebut f_C Itu adalah frekuensi pemotongan filter.

Frekuensi pemotongan adalah bahwa membatasi frekuensi filter di mana atenuasi sinyal diinduksi. Bergantung pada konfigurasi filter (low pass, lulus tinggi, pita pass atau menghilangkan pita), efek desain filter tepat disajikan dari frekuensi pemotongan.

Dalam kasus tertentu dari filter urutan pertama, ini hanya bisa menjadi langkah rendah atau tinggi.

Filter low pass

Jenis filter ini memungkinkan frekuensi terendah, dan melemahkan atau menekan frekuensi lebih besar dari frekuensi pemotongan.

Itu dapat melayani Anda: Perangkat Input: Karakteristik, Apa Penggunaan, Jenis, Contoh

Fungsi transfer untuk filter low pass adalah sebagai berikut:

Respons amplitudo dan fase dari fungsi transfer ini adalah:

Filter bagian aktif rendah dapat memenuhi fungsi desain menggunakan resistansi input dan debit ground, bersama dengan amplifier operasional dan resistansi dan konfigurasi kapasitor secara paralel. Di bawah ini adalah contoh langkah sirkuit aktif di bawah investor:

Parameter fungsi transfer untuk sirkuit ini adalah:

Filter lewat tinggi

Untuk bagian mereka, filter lorong tinggi memiliki efek yang berlawanan, dibandingkan dengan filter lorong rendah. Yaitu, jenis filter ini melemahkan frekuensi rendah dan memungkinkan frekuensi tinggi lulus.

Bahkan, tergantung pada konfigurasi sirkuit, filter langkah tinggi dapat memperkuat sinyal jika mereka telah mengatur amplifier operasional secara khusus untuk tujuan itu. Fungsi transfer filter langkah aktif tinggi orde tinggi adalah sebagai berikut:

Respons dalam amplitudo dan dalam fase sistem adalah:

Filter Passage Tinggi Aktif Menggunakan Kapasitor Resistansi dan Seri di Pintu Masuk Sirkuit, serta Resistensi pada Jalur Pentanaman, untuk memenuhi fungsi Fungsi Impedansi Umpan Balik. Di bawah ini adalah contoh inverter tinggi sirkuit aktif:

Parameter fungsi transfer untuk sirkuit ini adalah:

Filter urutan kedua

Filter pesanan kedua biasanya diperoleh saat membuat koneksi filter orde pertama secara seri, untuk mendapatkan perakitan yang lebih kompleks yang memungkinkan frekuensi penyetelan selektif.

Ekspresi umum untuk fungsi transfer filter pesanan kedua adalah:

Ketika pembilang dan penyebut ekspresi, Anda harus:

Dapat melayani Anda: 10 elemen Excel terpenting

- N (jΩ) adalah polinomial kelas ≤ 2.

- W_{salah satu} Ini adalah frekuensi sudut filter, dan diberikan oleh persamaan berikut:

Dalam persamaan ini f_{salah satu} Itu adalah frekuensi karakteristik filter. Dalam hal sirkuit RLC (resistansi, induktor dan kapasitor serial).

Pada gilirannya, frekuensi resonansi adalah frekuensi di mana sistem mencapai tingkat maksimum osilasi.

- ζ itu adalah faktor redaman. Faktor ini mendefinisikan kapasitas sistem untuk menghilangkan sinyal input.

Pada gilirannya, dari faktor redaman faktor kualitas filter diperoleh melalui ekspresi berikut:

Bergantung pada desain impedansi sirkuit, filter aktif orde kedua dapat berupa: filter langkah rendah, filter lorong tinggi dan filter pita lulus.

Aplikasi filter aktif

Filter aktif digunakan dalam jaringan listrik untuk mengurangi gangguan dalam jaringan, karena koneksi beban non -linier.

Gangguan ini dapat diresapi dengan menggabungkan aktif dan kewajiban, dan variasi impedansi masuk dan konfigurasi RC di seluruh perakitan.

Dalam jaringan listrik daya, filter aktif digunakan untuk mengurangi harmonik saat ini yang beredar melalui jaringan antara filter aktif dan node pembangkit listrik.

Demikian juga, filter aktif membantu menyeimbangkan arus pengembalian yang beredar melalui netral, dan harmonik yang terkait dengan sirkulasi saat ini dan tegangan sistem ini.

Selain itu, filter aktif memenuhi fungsi yang sangat baik sehubungan dengan koreksi faktor daya sistem listrik yang saling berhubungan.