Aktív szűrők jellemzői, első és második sorrend, alkalmazások



az aktív szűrők olyanok, amelyek szabályozott forrásokkal vagy aktív elemekkel rendelkeznek, mint például működési erősítők, tranzisztorok vagy vákuumcsövek. Elektronikus áramkörön keresztül a szűrő lehetővé teszi a bemeneti jelet megváltoztató átviteli függvény modellezésének betartását, és a kimeneti jelet a tervnek megfelelően adja meg..

Az elektronikus szűrő konfigurációja általában szelektív, és a kiválasztási kritérium a bemeneti jel frekvenciája. A fentiek miatt az áramkör típusától függően (sorban vagy párhuzamosan) a szűrő lehetővé teszi bizonyos jelek áthaladását, és megakadályozza a többi áthaladását.

Ily módon a kimenőjelet a szűrőt képező áramkör tervezési paramétereinek megfelelően tisztítjuk.

index

  • 1 Jellemzők
  • 2 Az első sorrendű szűrők
    • 2.1 Aluláteresztő szűrők
    • 2.2 A szűrők magasak
  • 3 Második sorrendű szűrők
  • 4 Alkalmazások
  • 5 Referenciák

jellemzői

- Az aktív szűrők analóg szűrők, ami azt jelenti, hogy az analóg jelet (bemenet) a frekvencia összetevőktől függően módosítják.

- Az aktív komponensek (operációs erősítők, vákuumcsövek, tranzisztorok stb.) Jelenlétének köszönhetően az ilyen típusú szűrők növelik a szekciót vagy a teljes kimeneti jelet a bemeneti jelhez képest.

Ennek oka az energia erősítése az operatív erősítők (OPAMS) használatával. A fentiek elősegítik a rezonancia megszerzését és a magas minőségi tényezőt induktorok használata nélkül. A minőség-tényező - a Q-tényező néven is ismert - a rezonancia élességének és hatékonyságának mértéke.

- Az aktív szűrők kombinálhatják az aktív és passzív komponenseket. Az utóbbiak az áramkörök alapelemei: ellenállások, kondenzátorok és induktorok.

- Az aktív szűrők lehetővé teszik a kaszkádcsatlakozásokat, úgy vannak kialakítva, hogy erősítsék a jeleket, és szükség esetén lehetővé teszik két vagy több áramkör integrációját.

- Abban az esetben, ha az áramkör működési erősítőkkel rendelkezik, az áramkör kimeneti feszültségét ezen elemek telítettségi feszültsége korlátozza.

- Az áramkör típusától és az aktív és passzív elemek névleges értékeitől függően az aktív szűrő kialakítható úgy, hogy nagy bemeneti impedanciát és kis kimeneti impedanciát biztosítson..

- Az aktív szűrők gyártása gazdaságos a más típusú szerelvényekhez képest.

- A működtetéshez az aktív szűrők áramellátást igényelnek, lehetőleg szimmetrikusak.

Első sorrendű szűrők

Az első sorrendű szűrőket arra használják, hogy csillapítsák a visszautasítási fokozat fölött vagy alatt lévő jeleket, 6-os decibelek többszörösei minden alkalommal, amikor a frekvenciát megduplázzák. Az ilyen típusú szerelvényeket általában a következő átviteli funkció képviseli:

Ha lebontja a számlálót és a kifejezés nevezőjét, akkor:

- N (jω) ≤ 1-es fokú polinom

- t a szűrő szögfrekvenciájának fordított értéke

- Wc a szűrő szögfrekvenciája, és a következő egyenlet adja:

Az említett kifejezésbenc a szűrő levágási frekvenciája.

A levágási frekvencia az a szűrő határfrekvenciája, amelyre a jel csillapítása indukálódik. A szűrő konfigurációjától (aluláteresztés, nagy áthaladás, sávszélesség vagy sáv eltávolítás) függően a szűrő kialakításának hatása pontosan a levágási frekvenciától jelenik meg.

Az elsőrendű szűrők esetében ezek csak alacsony áthaladású vagy magas áthaladásúak lehetnek.

Aluláteresztő szűrők

Az ilyen típusú szűrők lehetővé teszik az alacsonyabb frekvenciák áthaladását, és csökkentik vagy elnyomják a frekvencia feletti frekvenciákat.

Az aluláteresztő szűrők átviteli funkciója a következő:

Ennek az átviteli függvénynek az amplitúdója és fázisválaszai:

Az aktív aluláteresztő szűrő a tervezési funkciót a bemeneti és földi kisülési ellenállásokkal, valamint az operációs erősítőkkel, valamint az ellenállás- és kondenzátor-konfigurációkkal párhuzamosan tudja teljesíteni. Az alábbiakban egy példa az inverter aluláteresztő aktív áramkörére:

Az áramkör átviteli funkciójának paraméterei:

A szűrők magasak

Másrészt a magas átjárású szűrőknek ellentétes hatása van, mint az aluláteresztő szűrők. Azaz, az ilyen típusú szűrők gyengítik az alacsony frekvenciákat és lehetővé teszik a magas frekvenciák áthaladását.

Még az áramkör konfigurációjától függően, a nagy átjárású aktív szűrők is erősíthetik a jeleket, ha olyan operációs erősítőkkel rendelkeznek, amelyek kifejezetten erre a célra vannak elrendezve. Az elsőrendű aktív átmeneti szűrő átviteli funkciója a következő:

A rendszer amplitúdó- és fázisválaszai:

Az aktív nagynyomású szűrő az áramkör bemeneténél soros ellenállásokat és kondenzátorokat használ, valamint egy ellenállást a földi ürítés útján, hogy teljesítse a visszacsatolási impedancia funkcióját. Az alábbiakban egy példa az aktív nagyáramú inverter áramkörre:

Az áramkör átviteli funkciójának paraméterei:

Második sorrendű szűrők

A második sorrendű szűrőket általában úgy kapjuk meg, hogy sorrendben először szűrőcsatlakozásokat hozzunk létre, hogy egy összetettebb beállítást kapjunk, amely lehetővé teszi a szelektív frekvenciahangolást.

A másodrendű szűrő átviteli funkciójának általános kifejezése:

Ha lebontja a számlálót és a kifejezés nevezőjét, akkor:

- N (jω) egy ≤ 2 fokos polinom.

- Wvagy a szűrő szögfrekvenciája, és a következő egyenlet adja:

Ebben az egyenletben fvagy a szűrő jellemző frekvenciája. Abban az esetben, ha van egy RLC áramkör (ellenállás, induktor és kondenzátor sorozat), a szűrő jellemző frekvenciája egybeesik a szűrő rezonancia frekvenciájával.

A rezonanciafrekvencia viszont a frekvencia, amelyen a rendszer eléri a maximális oszcillációs fokát.

- ζ a csillapítási tényező. Ez a tényező határozza meg a rendszer kapacitását a bemeneti jel csillapítására.

Ezzel szemben a csillapítási tényezőtől a szűrőminőségi tényező a következő kifejezéssel érhető el:

Az áramkör impedanciájának kialakításától függően a második sorrendű aktív szűrők lehetnek: alacsony átmeneti szűrők, nagy átjárású szűrők és sávszűrő..

alkalmazások

Az aktív szűrőket villamos hálózatokban használják, hogy a nemlineáris terhelések összekapcsolása miatt csökkentsék a hálózat zavarai.

Ezeket a zavarokat az aktív és passzív szűrők kombinációja, valamint a bemeneti impedanciák és az RC konfigurációk variációja áthatolhatja az egész szerelvényen..

A villamosenergia-hálózatokban az aktív szűrők segítségével csökkenthető a hálózaton átáramló áram harmonikája az aktív szűrő és az energiatermelő csomópont között.

Hasonlóképpen, az aktív szűrők segítenek kiegyensúlyozni a semlegesen keringő visszatérő áramokat, valamint az áramárammal és a rendszer feszültségével összefüggő harmonikusokat..

Ezenkívül az aktív szűrők kitűnő funkciót töltenek be az összekapcsolt elektromos rendszerek teljesítménytényezőjének korrekciója tekintetében.

referenciák

  1. Aktív szűrők (s.f.). Tachirai Nemzeti Kísérleti Egyetem. Táchira állam, Venezuela. A lap eredeti címe: unet.edu.ve
  2. Lamich, M. (2001). Aktív szűrők: Bevezetés és alkalmazások. Katalónia Egyetem, Spanyolország. Lap forrása: crit.upc.edu
  3. Miyara, F. (2004). Aktív szűrők. Rosario Nemzeti Egyetem. Argentínában. A lap eredeti címe: fceia.unr.edu.ar
  4. Gimenez, M (s.f.). Circuit elmélet II. Simón Bolívar Egyetem. Állam Miranda, Venezuela. A lap eredeti címe: labc.usb.ve
  5. Wikipédia, The Free Encyclopedia (2017). Aktív szűrő Lap forrása: en.wikipedia.org
  6. Wikipédia, The Free Encyclopedia (2017). Elektronikus szűrő Lap forrása: en.wikipedia.org