Aktiiviset suodattimet, ensimmäinen ja toinen järjestys, sovellukset



aktiiviset suodattimet ovat ne, joilla on ohjattavat lähteet tai aktiiviset elementit, kuten esimerkiksi operatiiviset vahvistimet, transistorit tai tyhjiöputket. Elektronisen piirin kautta suodatin sallii siirtofunktion mallintamisen, joka muuttaa tulosignaalia ja antaa lähtösignaalin suunnitelman mukaisesti.

Elektronisen suodattimen konfiguraatio on yleensä valikoiva ja valintakriteeri on tulosignaalin taajuus. Edellä mainitun vuoksi suodatin antaa mahdollisuuden kuljettaa tiettyjä signaaleja riippuen piirin tyypistä (sarjaan tai rinnakkain)..

Tällä tavalla lähtösignaalille on tunnusomaista se, että se puhdistetaan suodattimen muodostavan piirin suunnitteluparametrien mukaisesti.

indeksi

  • 1 Ominaisuudet
  • 2 Suodattimet ensimmäisessä järjestyksessä
    • 2.1 Alipäästösuodattimet
    • 2.2 Suodattimet kulkevat korkealla
  • 3 Toisen asteen suodattimet
  • 4 Sovellukset
  • 5 Viitteet

piirteet

- Aktiiviset suodattimet ovat analogisia suodattimia, mikä tarkoittaa, että ne muuttavat analogista signaalia (tuloa) taajuuskomponenttien mukaan.

- Aktiivisten komponenttien (operatiiviset vahvistimet, tyhjiöputket, transistorit jne.) Ansiosta tämäntyyppiset suodattimet lisäävät osan tai koko lähtösignaalin suhteessa tulosignaaliin.

Tämä johtuu energian vahvistamisesta operatiivisten vahvistimien (OPAMS) avulla. Edellä mainittu helpottaa resonanssin saamista ja korkeaa laatutekijää ilman tarvetta käyttää induktoreita. Laadukerroin, joka tunnetaan myös Q-tekijänä, on puolestaan ​​resonanssin terävyyden ja tehokkuuden mitta.

- Aktiiviset suodattimet voivat yhdistää aktiivisia ja passiivisia komponentteja. Jälkimmäiset ovat piirien perusosia: vastukset, kondensaattorit ja induktorit.

- Aktiiviset suodattimet mahdollistavat kaskadiliitännät, ne on konfiguroitu vahvistamaan signaaleja ja sallimaan tarvittaessa kahden tai useamman piirin integrointi.

- Jos piirissä on operatiivisia vahvistimia, piirin lähtöjännitettä rajoittaa näiden elementtien kyllästysjännite.

- Piirin tyypistä ja aktiivisten ja passiivisten elementtien nimellisarvoista riippuen aktiivinen suodatin voidaan suunnitella niin, että se antaa suuren sisääntulon impedanssin ja pienen lähtöimpedanssin..

- Aktiivisten suodattimien valmistus on taloudellista verrattuna muun tyyppisiin kokoonpanoihin.

- Toimiakseen aktiiviset suodattimet tarvitsevat virtalähteen, mieluiten symmetrisen.

Ensimmäisen tilauksen suodattimet

Ensimmäisen kertaluvun suodattimia käytetään heikentämään hylkäysluokan ylä- tai alapuolella olevia signaaleja 6 desibelin kerrannaisina joka kerta, kun taajuus kaksinkertaistuu. Tämän tyyppisiä kokoonpanoja edustaa yleensä seuraava siirtofunktio:

Kun hajotat lukijan ja ilmaisun nimittäjän, sinun on:

- N (jω) on asteen ≤ 1 polynomi

- t on suodattimen kulmataajuuden käänteinen arvo

- WC on suodattimen kulmataajuus, ja se on annettu seuraavalla yhtälöllä:

Mainitussa lausekkeessaC on suodattimen katkaisutaajuus.

Katkaisutaajuus on suodattimen rajataajuus, jolle signaalin vaimennus aiheutuu. Suodattimen kokoonpanosta riippuen (matala kulkuaika, korkea kulku, kaistanpäästö tai kaistan eliminointi) suodatinsuunnittelun vaikutus esitetään tarkasti rajataajuudesta.

Erityisesti ensimmäisen kertaluvun suodattimien tapauksessa nämä voivat olla vain matalapäästö- tai ylipäästö.

Alipäästösuodattimet

Tämän tyyppiset suodattimet mahdollistavat matalampien taajuuksien kulun ja vaimentavat tai tukahduttavat rajataajuuden ylittävät taajuudet.

Alipäästösuodattimien siirtofunktio on seuraava:

Tämän siirtofunktion amplitudi- ja vaihevaste on:

Aktiivinen alipäästösuodatin voi täyttää suunnittelutoiminnon käyttämällä tulo- ja maadoitusvastuksia sekä operatiivisia vahvistimia ja vastus- ja kondensaattorikokoonpanoja rinnakkain. Alla on esimerkki taajuusmuuttajan alavirran aktiivisesta piiristä:

Tämän piirin siirtofunktion parametrit ovat:

Suodattimet kulkevat korkealla

Toisaalta suuritehoisilla suodattimilla on päinvastainen vaikutus verrattuna alhaisen kulman suodattimiin. Tämä tarkoittaa, että tämäntyyppiset suodattimet heikentävät matalia taajuuksia ja antavat korkeat taajuudet kulkea.

Jopa virtapiirin konfiguraatiosta riippuen suurpäästöiset aktiiviset suodattimet voivat vahvistaa signaaleja, jos niillä on operatiivisia vahvistimia, jotka on erityisesti järjestetty tähän tarkoitukseen. Ensimmäisen kertaluvun aktiivisen korkean suodattimen siirtofunktio on seuraava:

Järjestelmän amplitudi- ja vaihevaste on:

Aktiivinen ylipäästösuodatin käyttää vastuksia ja kondensaattoreita piirissä olevalla syötöllä sekä vastusta purkautumisreitillä maadoitukseen takaisinkytkentäimpedanssin suorittamiseksi. Alla on esimerkki aktiivisesta ylipäästösuuntaajapiiristä:

Tämän piirin siirtofunktion parametrit ovat:

Toisen asteen suodattimet

Toisen asteen suodattimet saadaan tavallisesti tekemällä sarjajärjestyksessä ensimmäisen asteen suodatinkytkennät, jotta saadaan monimutkaisempi asetus, joka sallii valikoivan taajuuden virityksen.

Toisen asteen suodattimen siirtofunktion yleinen ilmaisu on:

Kun hajotat lukijan ja ilmaisun nimittäjän, sinun on:

- N (jω) on asteen ≤ 2 polynomi.

- Wtai on suodattimen kulmataajuus, ja se on annettu seuraavalla yhtälöllä:

Tässä yhtälössä ftai on suodattimen tyypillinen taajuus. Jos on olemassa RLC-piiri (vastus, induktori ja kondensaattori sarjassa), suodattimen ominaistaajuus vastaa suodattimen resonanssitaajuutta.

Resonanssitaajuus on puolestaan ​​taajuus, jolla järjestelmä saavuttaa maksimaalisen värähtelyasteen.

- ζ on vaimennuskerroin. Tämä tekijä määrittää järjestelmän kyvyn vaimentaa tulosignaalia.

Vaimennuskertoimesta puolestaan ​​suodattimen laatutekijä saadaan seuraavalla ilmaisulla:

Piirin impedanssien suunnittelusta riippuen toisen asteen aktiiviset suodattimet voivat olla: alipäästösuodattimet, ylipäästösuodattimet ja kaistanpäästösuodattimet..

sovellukset

Aktiivisia suodattimia käytetään sähköverkoissa häiriöiden vähentämiseksi verkossa epälineaaristen kuormien kytkemisen vuoksi.

Nämä häiriöt voidaan läpäistä aktiivisten ja passiivisten suodattimien yhdistelmällä sekä tuloimpedanssien ja RC-kokoonpanojen vaihtelulla koko kokoonpanossa.

Teho-sähköverkoissa aktiivisia suodattimia käytetään vähentämään verkon läpi kulkevan virran harmonisia aktiivisen suodattimen ja energiantuotantosolmun välillä.

Samoin aktiiviset suodattimet auttavat tasapainottamaan neutraalin läpi kiertäviä paluuvirtoja ja tähän virtavirtaan ja järjestelmän jännitteeseen liittyviä harmonisia laitteita..

Lisäksi aktiiviset suodattimet täyttävät erinomaisen toiminnon yhteenliitettyjen sähköjärjestelmien tehokertoimen korjaamiseksi.

viittaukset

  1. Aktiiviset suodattimet (s.f.). Tachiran kansallinen kokeellinen yliopisto. Táchira, Venezuela. Haettu osoitteesta unet.edu.ve
  2. Lamich, M. (2001). Aktiiviset suodattimet: Johdanto ja sovellukset. Universitat Politècnica de Catalunya, Espanja. Haettu osoitteesta crit.upc.edu
  3. Miyara, F. (2004). Aktiiviset suodattimet. Rosarion kansallinen yliopisto. Argentiinassa. Haettu osoitteesta: fceia.unr.edu.ar
  4. Gimenez, M (s.f.). Piiriteoria II. Simón Bolívarin yliopisto. Valtio Miranda, Venezuela. Haettu osoitteesta labc.usb.ve
  5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Aktiivinen suodatin Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
  6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Elektroninen suodatin Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org