Jak se čas posune vpřed a studie o filtrech se zvětšila, aktivní filtry byly předmětem diskuse. Aktivní filtry plocha skupina elektronických filtrů který pro svoji funkci využívá aktivní komponenty jako zesilovač. Zesilovače se používají ve filtrech pro navrhování ke zvýšení předvídatelnosti a výkonu. To je vše hotové, přičemž se vyhýbáme potřebě induktorů. Obvykle lze charakteristiky filtru určit pomocí zesilovače. Tento článek představuje podrobnou studii a použití aktivních filtrů v moderní technologii. V budoucnu budou mít různé typy aktivních filtrů mnohem větší kapacitu a budou znamenat budoucí technologii, než jakou má v současnosti.
Co je aktivní filtr?
Filtr je elektrický n / w v jakékoli teorii obvodů, který se používá ke změně buď fáze nebo amplitudy charakteristik signálu s ohledem na jeho frekvenci. V ideálním případě to nebude zahrnovat žádnou novou frekvenci i / p ani to nezmění frekvenční složku tohoto signálu. Aktivní filtr využívá operační zesilovače spolu s různé elektronické součástky jako rezistory, kondenzátory pro filtrování. Operační zesilovače se používají k tomu, aby bylo možné snadno vytvořit mnoho typů aktivních filtrů.
Zesilovač zastaví impedanci zátěže z ovlivnění charakteristik filtru. Forma odezvy, faktor duality a naladěná frekvence a často lze nastavit s levnými proměnnými odpory. V těchto filtračních obvodech můžeme změnit jeden parametr bez poškození druhého. Vzhledem k tomu, že jejich základní principy návratu byly plánovány kolem roku 1970, bylo s těmito filtry a jejich realistickými aplikacemi provedeno mnoho výzkumu.
Typy aktivních filtrů
Nejběžnější typy aktivních filtrů jsou rozděleny do čtyř, jako jsou
- Butterworth
- Čebyšev
- Bessel
- Eliptický
Existují jsou k dispozici různé druhy filtrů , ale většinu aplikací lze vyřešit pomocí těchto implementací.
Typy aktivních filtrů
Čebyševův filtr
Aktivní filtr Čebyšev je také pojmenován jako stejný zvlněný filtr. Poskytuje ostřejší mezní hodnotu než a Butterworthův filtr v propustném pásmu. Filtry Chebyshev i Butterworth ukazují velké fázové posuny blízko mezní frekvence. Nevýhodou Čebyševova filtru je exteriér ziskových minim a maxim pod mezní frekvencí. Nastavitelný parametr při návrhu filtru, zvlnění zisku je vyjádřeno v dB.
Čebyševův filtr
Implementace těchto filtrů poskytuje mnohem strmější zavedení, ale má zvlnění v propustném pásmu, takže se nepoužívá v audio systémech. I když je to mnohem lepší v některých aplikacích, kde je v propustném pásmu k dispozici pouze jedna frekvence, ale k eliminaci je zapotřebí mnoha dalších frekvencí.
Aktivní filtr Butterworth
The Butterworth aktivní filtr je také pojmenován jako plochý filtr. Implementace aktivního filtru Butterworth zaručuje rovnou odezvu v propustném pásmu a dostatečné rozvinutí. Tato skupina filtrů přibližuje dokonalé přizpůsobení filtru v propustném pásmu. Jsou zobrazeny křivky frekvenční odezvy různých druhů filtrů. Tento filtr obsahuje v podstatě plochou amplitudu, frekvenční odezvu až po mezní frekvenci.
Butterworthův filtr
Drsnost mezní hodnoty je vidět na obrázku. Je třeba slavit, že všechny tři filtry dosahují úhlu odvalení -40 dB / dekádu při frekvencích mnohem vyšších, než je mezní hodnota. Tento filtr má charakteristiku někde b / n Čebyševovy a Besselovy filtry . Má rozumné odvíjení sukně a mírně nelineární fázové odezvy. Tento druh filtru je dobrý, velmi snadno srozumitelný a je vynikající pro aplikace zpracování zvuku.
Besselův filtr
Besselův filtr poskytuje ideální fázovou charakteristiku s přibližně lineární fázovou odezvou až do téměř mezní frekvence. Zahrnuje sice velmi lineární fázovou odezvu, ale celkem mírný sklon sukně. Aplikace tohoto filtru zahrnují oblasti, kde je fázová charakteristika významná. Jedná se o malý fázový posun, i když jeho mezní charakteristiky nejsou příliš inteligentní. Je dobře přizpůsoben pro pulzní aplikace.
Besselův filtr
Besselův filtr vykazuje stabilní zpoždění šíření napříč frekvenčním spektrem i / p. Takže použití obdélníkové vlny na vstup filtru dá obdélníkovou vlnu na o / p bez překročení. Dále bude jakýkoli filtr čekat různé frekvence v různých částkách. To se projeví jako překročení o o / p křivky.
Eliptický filtr
Eliptický filtr je mnohem více komplikovaný filtr jako Čebyšev . Zahrnuje zvlnění v propustném pásmu a silné roll-off za cenu zvlnění v zastavovacím pásmu. Tento filtr má roll off každého filtru v oblasti převodu, ale má jak oblasti stop pásma, tak propustného pásma. Tento filtr může být navržen tak, aby měl vysokou pozornost konkrétních frekvencí v zastavovacím pásmu, což snižuje útlum dalších frekvencí v zastavovacím pásmu.
Eliptický filtr
Výhody aktivních filtrů
Mezi výhody aktivních filtrů patří následující
- Tyto filtry jsou rozumnější než pasivní filtry.
- Přístroj použitý v těchto filtrech je menší než komponenty používané v pasivních filtrech.
- Aktivní filtr nevykazuje žádnou ztrátu vložení.
- Umožňuje také mezistupňovou izolaci pro řízení impedance i / p a o / p.
Aplikace aktivních filtrů
- Aktivní filtry se používají v komunikační systémy pro potlačení hluku , izolovat komunikaci signálu z různých kanálů, aby se zlepšil jedinečný signál zprávy z modulovaného signálu.
- Tyto filtry používají konstruktéři v přístrojových systémech k výběru požadovaného frekvenčního aparátu a odpojení nežádoucích.
- Tyto filtry lze použít k omezení šířky pásma analogového signálu před změnou na digitální signál.
- V audio systémech se používají analogové filtry inženýry k odesílání různých frekvencí do různých reproduktorů. Například v hudebním průmyslu jsou pro ovládání frekvenčních komponent potřeba aplikace pro nahrávání a přehrávání.
- Aktivní filtry se používají v biomedicínské nástroje propojit psychologické senzory s diagnostickými zařízeními a protokolováním dat.
V současné době, mnoho typů aktivních filtrů jsou v počáteční fázi kvůli své malé kapacitě. V současné době jej však mnoho inženýrů navrhuje s velkými kapacitami. Efektivita v dlouhodobém horizontu bude nejen tlačit na spotřebitele s nelineárním zatížením, aby používali tyto filtry pro zachování, ale také na kvalitu energie při efektivní. Konfigurace velkého počtu aktivních filtrů bude k dispozici k úhradě jalového výkonu, harmonického proudu, nevyváženého a neutrálního proudu. Zákazník si může v blízké budoucnosti zvolit aktivní filtr s preferovanými funkcemi, jak bude technologie postupovat. Dále jakékoli dotazy týkající se tohoto konceptu nebo vědět o konstrukci filtru Butterworth a jeho aplikacích, uveďte své cenné návrhy komentářem v sekci komentářů níže. Zde je otázka pro vás, jaká je funkce filtru ?
Fotografické kredity:
- Besselův filtr obvod dnes
- Eliptický filtr ni
