Характеристики активных фильтров, первый и второй порядок, применение



активные фильтры это те, которые имеют контролируемые источники или активные элементы, такие как, например, операционные усилители, транзисторы или вакуумные лампы. Через электронную схему фильтр позволяет выполнять моделирование передаточной функции, которая изменяет входной сигнал и выдает выходной сигнал в соответствии с конструкцией..

Конфигурация электронного фильтра обычно избирательна, а критерием выбора является частота входного сигнала. Из-за вышеизложенного, в зависимости от типа схемы (последовательно или параллельно), фильтр позволит пропускать определенные сигналы и блокирует прохождение остальных..

Таким образом, выходной сигнал будет характеризоваться очищением в соответствии с конструктивными параметрами схемы, составляющей фильтр..

индекс

  • 1 Характеристики
  • 2 фильтра первого порядка
    • 2.1 Фильтры нижних частот
    • 2.2 Фильтры проходят высоко
  • 3 Фильтры второго порядка
  • 4 Приложения
  • 5 ссылок

черты

- Активные фильтры - это аналоговые фильтры, то есть они изменяют аналоговый сигнал (вход) в зависимости от частотных составляющих..

- Благодаря наличию активных компонентов (операционных усилителей, вакуумных ламп, транзисторов и т. Д.) Этот тип фильтров увеличивает сечение или весь выходной сигнал по отношению к входному сигналу..

Это связано с усилением энергии за счет использования операционных усилителей (OPAMS). Вышесказанное способствует получению резонанса и добротности без необходимости использования индукторов. Со своей стороны, добротность, также известная как добротность, является мерой резкости и эффективности резонанса..

- Активные фильтры могут объединять активные и пассивные компоненты. Последние являются основными компонентами цепей: резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.

- Активные фильтры разрешают каскадные соединения, настроены на усиление сигналов и позволяют интеграцию между двумя или более цепями при необходимости.

- В случае, если схема имеет операционные усилители, выходное напряжение цепи ограничено напряжением насыщения этих элементов..

- В зависимости от типа цепи и номинальных значений активного и пассивного элементов активный фильтр может быть спроектирован так, чтобы обеспечивать высокое входное сопротивление и небольшое выходное сопротивление..

- Изготовление активных фильтров экономично по сравнению с другими типами узлов.

- Для работы активным фильтрам требуется источник питания, предпочтительно симметричный.

Фильтры первого порядка

Фильтры первого порядка используются для ослабления сигналов, которые выше или ниже степени отклонения, кратными 6 децибелам каждый раз, когда частота удваивается. Этот тип сборок обычно представлен следующей передаточной функцией:

Когда вы разбиваете числитель и знаменатель выражения, вы должны:

- N (jω) - многочлен степени ≤ 1

- t - обратная угловая частота фильтра

- Wс является угловой частотой фильтра и определяется следующим уравнением:

В указанном выражениис частота среза фильтра.

Частота среза - это та предельная частота фильтра, для которой индуцируется ослабление сигнала. В зависимости от конфигурации фильтра (низкочастотный, высокочастотный, полосовой или частотный пропуск), эффект конструкции фильтра представлен точно от частоты среза.

В частном случае фильтров первого порядка это могут быть только низкие или высокие частоты.

Фильтры нижних частот

Этот тип фильтров позволяет пропускать более низкие частоты и ослабляет или подавляет частоты выше частоты среза.

Передаточная функция для фильтров нижних частот выглядит следующим образом:

Амплитуда и фазовый отклик этой передаточной функции:

Активный фильтр нижних частот может выполнять проектную функцию, используя входные и заземляющие резисторы, а также операционные усилители и конфигурации резисторов и конденсаторов параллельно. Ниже приведен пример активной цепи нижних частот инвертора:

Параметры передаточной функции для этой схемы:

Фильтры проходят высоко

С другой стороны, фильтры верхних частот имеют противоположный эффект по сравнению с фильтрами нижних частот. То есть этот тип фильтров ослабляет низкие частоты и пропускает высокие частоты.

Даже, в зависимости от конфигурации схемы, активные фильтры высоких частот могут усиливать сигналы, если они имеют специальные усилители, специально предназначенные для этой цели. Передаточная функция активного фильтра верхних частот первого порядка выглядит следующим образом:

Амплитудно-фазовый отклик системы составляет:

В активном фильтре верхних частот последовательно используются резисторы и конденсаторы на входе цепи, а также резистор на пути разряда к земле для выполнения функции сопротивления обратной связи. Ниже приведен пример активной цепи инвертора высоких частот:

Параметры передаточной функции для этой схемы:

Фильтры второго порядка

Фильтры второго порядка обычно получают путем последовательного подключения фильтров первого порядка, чтобы получить более сложную настройку, которая позволяет выборочную настройку частоты..

Общее выражение для передаточной функции фильтра второго порядка:

Когда вы разбиваете числитель и знаменатель выражения, вы должны:

- N (jω) - многочлен степени ≤ 2.

- Wили является угловой частотой фильтра и определяется следующим уравнением:

В этом уравнении Fили это характерная частота фильтра. В случае наличия цепи RLC (резистор, катушка индуктивности и конденсатор последовательно), характеристическая частота фильтра совпадает с резонансной частотой фильтра.

В свою очередь, резонансная частота - это частота, при которой система достигает максимальной степени колебаний.

- ζ - коэффициент демпфирования. Этот фактор определяет способность системы демпфировать входной сигнал.

В свою очередь, из коэффициента демпфирования коэффициент качества фильтра получается посредством следующего выражения:

В зависимости от конструкции импедансов схемы активными фильтрами второго порядка могут быть: фильтры низких частот, фильтры высоких частот и полосовые фильтры..

приложений

Активные фильтры используются в электрических сетях для уменьшения помех в сети, связанных с подключением нелинейных нагрузок..

Эти помехи могут быть пронизаны комбинацией активных и пассивных фильтров, а также изменением входных сопротивлений и конфигураций RC по всей сборке..

В силовых электрических сетях активные фильтры используются для уменьшения гармоник тока, протекающего по сети между активным фильтром и узлом выработки электроэнергии..

Аналогично, активные фильтры помогают сбалансировать возвратные токи, которые циркулируют через нейтраль, и гармоники, связанные с этим током и напряжением системы..

Кроме того, активные фильтры выполняют отличную функцию в отношении коррекции коэффициента мощности взаимосвязанных электрических систем..

ссылки

  1. Активные фильтры (s.f.). Национальный экспериментальный университет Тачиры. Государство Тачира, Венесуэла. Получено от: unet.edu.ve
  2. Ламич М. (2001). Активные фильтры: введение и применение. Политехнический университет Каталонии, Испания. Получено из: crit.upc.edu
  3. Мияра Ф. (2004). Активные фильтры. Национальный университет Росарио. Аргентина. Получено от: fceia.unr.edu.ar
  4. Gimenez, M (s.f.). Теория цепей II. Университет Симона Боливара. Государственная Миранда, Венесуэла. Получено с: labc.usb.ve
  5. Википедия, Свободная энциклопедия (2017). Активный фильтр Получено с: en.wikipedia.org
  6. Википедия, Свободная энциклопедия (2017). Электронный фильтр Получено с: en.wikipedia.org