Actieve filters

Wat zijn actieve filters?

De Actieve filters Het zijn die met gecontroleerde bronnen of actieve elementen, zoals operationele versterkers, transistoren of vacuümbuizen. Via een elektronisch circuit maakt een filter mogelijk om te voldoen aan het modelleren van een overdrachtsfunctie die het ingangssignaal verandert en een uitgangssignaal geeft volgens het ontwerp.

De configuratie van een elektronisch filter is meestal selectief en de selectiecriteria is de frequentie van het ingangssignaal. Vanwege het bovenstaande zal het filter, afhankelijk van het type circuit (in serie of parallel), de doorgang van bepaalde signalen mogelijk maken en de rest van de rest blokkeren.

Op deze manier wordt het uitgangssignaal gekenmerkt door te worden verfijnd volgens de ontwerpparameters van het circuit dat het filter vormt.

Kenmerken van actieve filters

- Actieve filters zijn analoge filters, wat inhoudt dat ze een analoog signaal (ingang) wijzigen, afhankelijk van de frequentiecomponenten.

- Dankzij de aanwezigheid van actieve componenten (operationele versterkers, vacuümbuizen, transistors, enz.), Dit type filters verhoogt een sectie of het gehele uitgangssignaal, met betrekking tot het ingangssignaal.

Dit komt door de versterking van energie als gevolg van het gebruik van operationele versterkers (opams). Dit vergemakkelijkt het verkrijgen van resonantie en een factor van hoge kwaliteit, zonder inductoren te gebruiken. Van zijn kant is de kwaliteitsfactor - ook bekend als een Q -factor een maat voor de scherpte en efficiëntie van resonantie.

- Actieve filters kunnen componenten van actieve en verplichtingen combineren. De laatste zijn de basiscomponenten van de circuits: weerstanden, condensatoren en inductoren.

- Actieve filters staan ​​cascadeverbindingen toe, worden geconfigureerd om signalen te versterken en integratie tussen twee of meer circuits mogelijk te maken indien nodig.

Kan je van dienst zijn: de 50 beroemdste uitvinders in de geschiedenis

- In het geval dat het circuit operationele versterkers heeft, wordt de uitgangsspanning van het circuit beperkt door de verzadigingsspanning van deze elementen.

- Afhankelijk van het type circuit en de nominale waarden van de actieve en verplichtingen, kan het actieve filter worden ontworpen om een ​​hoge ingangsimpedantie en een kleine uitvoerimpedantie te bieden.

- De productie van actieve filters is economisch in vergelijking met andere soorten assemblages.

- Om te werken, vereisen actieve filters een voedingsbron, bij voorkeur symmetrisch.

First -filters eerste bestelling

First -orderfilters worden gebruikt om de signalen die boven of onder de mate van afstoting liggen te verminderen, in veelvouden van 6 decibel wanneer de frequentie wordt verdubbeld. Dit type assemblages wordt meestal weergegeven door de volgende overdrachtsfunctie:

Wanneer de teller en de noemer van de uitdrukking, moet u:

- N (Jω) is een cijfer polynoom ≤ 1

- t is de omgekeerde van de hoekfrequentie van het filter

- W_C Het is de hoekfrequentie van het filter en wordt gegeven door de volgende vergelijking:

In genoemde uitdrukking f_C Het is de snijfrequentie van het filter.

De snijfrequentie is die limietfrequentie van het filter waarvoor een verzwakking van het signaal wordt geïnduceerd. Afhankelijk van de filterconfiguratie (lage pass, hoge pass, banden passeren of elimineert banden), wordt het effect van filterontwerp precies gepresenteerd uit de snijfrequentie.

In het specifieke geval van eerste -orderfilters kunnen deze slechts een lage of hoge stap zijn.

Lage passfilters

Dit type filters maakt de laagste frequenties mogelijk en verzwakt of onderdrukt de frequenties die groter zijn dan de snijfrequentie.

Het kan u van dienst zijn: Input -apparaten: kenmerken, wat zijn het gebruik, typen, voorbeelden

De overdrachtsfunctie voor de lage passfilters is als volgt:

De amplitude en fase -respons van deze overdrachtsfunctie is:

Een laag actief doorgangsfilter kan de ontwerpfunctie vervullen met behulp van input- en grondontladingsweerstanden, samen met operationele versterkers en weerstands- en configuratiereconfiguraties in parallel. Hieronder is een voorbeeld van een actieve circuitstap onder belegger:

De parameters van de overdrachtsfunctie voor dit circuit zijn:

Filters passeren hoog

Van hun kant hebben de hoge doorgangsfilters een tegenovergestelde effect, vergeleken met de lage doorgangsfilters. Dat wil zeggen, dit type filters verzwakt de lage frequenties en laat de hoge frequenties passeren.

Zelfs, afhankelijk van de circuitconfiguratie, kunnen de hoge stapfilters de signalen versterken als ze voor dat doel speciaal gerangschikte operationele versterkers hebben. De overdrachtsfunctie van een hoog -orde hoog actief stappenfilter is als volgt:

De respons in amplitude en in de systeemfase is:

Een actief filter met hoge doorgang maakt gebruik van weerstand en serie condensatoren bij de ingang van het circuit, evenals een weerstand op het aardingspad, om de functie Feedback Impedance Function te vervullen. Hieronder is een voorbeeld van een actieve circuit hoge omvormer:

De parameters van de overdrachtsfunctie voor dit circuit zijn:

Tweede -orderfilters

Tweede orderfilters worden meestal verkregen bij het maken van eerste -orderfilterverbindingen in serie, om een ​​meer complexe assemblage te verkrijgen die selectief afstemmingsfrequenties mogelijk maakt.

De algemene uitdrukking voor de overdrachtsfunctie van een tweede orderfilter is:

Wanneer de teller en de noemer van de uitdrukking, moet u:

Kan u van dienst zijn: de 10 belangrijkste Excel -elementen

- N (Jω) is een cijfer polynoom ≤ 2.

- W_of Het is de hoekfrequentie van het filter en wordt gegeven door de volgende vergelijking:

In deze vergelijking f_of Het is de karakteristieke frequentie van het filter. In het geval dat een RLC -circuit (weerstand, inductor en seriële condensator) is.

Op zijn beurt is de resonantiefrequentie de frequentie waarin het systeem zijn maximale mate van oscillatie bereikt.

- ζ het is de dempingsfactor. Deze factor definieert de capaciteit van het systeem om het ingangssignaal te dempen.

Op zijn beurt wordt uit de dempingsfactor de filterkwaliteitsfactor verkregen door de volgende expressie:

Afhankelijk van het ontwerp van de circuitimpedanties, kunnen de tweede -orde actieve filters zijn: lage stapfilters, hoge doorgangsfilters en passbandfilters.

Actieve filters -applicaties

Actieve filters worden gebruikt in elektrische netwerken om verstoringen in het netwerk te verminderen, vanwege de verbinding van niet -lineaire belastingen.

Deze storingen kunnen worden doordrongen door actieve en aansprakelijkheden te combineren, en de variatie van invoerimpedanties en RC -configuraties tijdens de assemblage.

In elektrische elektrische netwerken worden actieve filters gebruikt om de huidige harmonischen te verminderen die door het netwerk circuleren tussen actieve filter- en elektrische stroomopwekkingsknooppunt.

Evenzo helpen actieve filters de retourstromen die door de neutrale circuleren, en de harmonischen die verband houden met deze huidige circulatie en systeemspanning in evenwicht brengen.

Bovendien vervullen actieve filters een uitstekende functie met betrekking tot de correctie van de vermogensfactor van onderling verbonden elektrische systemen.