АКТИВНИ ФИЛТРИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПЪРВИ И ВТОРИ РЕД - ТЕХНОЛОГИЯ - 2025

Активните филтри са тези, които имат контролирани източници или активни елементи, като операционни усилватели, транзистори или вакуумни тръби. Чрез електронна верига филтърът позволява да се извърши моделирането на функция за прехвърляне, която променя входния сигнал и дава изходен сигнал според проекта.

Конфигурацията на електронен филтър обикновено е избирателна и критерият за избор е честотата на входния сигнал. Поради горното, в зависимост от вида на веригата (последователно или паралелно), филтърът ще позволи преминаването на определени сигнали и ще блокира преминаването на останалите.

По този начин изходният сигнал ще се характеризира с усъвършенстване според проектните параметри на схемата, която представлява филтъра.

характеристики

- Активните филтри са аналогови филтри, което означава, че те променят аналогов сигнал (вход) като функция на честотните компоненти.

- Благодарение на наличието на активни компоненти (операционни усилватели, вакуумни тръби, транзистори и др.), Този тип филтър увеличава секция или целия изходен сигнал по отношение на входния сигнал.

Това се дължи на усилването на мощността чрез използването на операционни усилватели (OPAMS). Това улеснява получаването на резонанс и висококачествен фактор, без да се налага използването на индуктори. От своя страна, факторът за качество, известен още като Q фактор, е мярка за остротата и ефективността на резонанса.

- Активните филтри могат да комбинират активни и пасивни компоненти. Последните са основните компоненти на вериги: резистори, кондензатори и индуктори.

- Активните филтри позволяват каскадни връзки, са конфигурирани да усилват сигнали и позволяват интегриране между две или повече вериги, ако е необходимо.

- В случай че веригата има операционни усилватели, изходното напрежение на веригата е ограничено от напрежението на насищане на тези елементи.

- В зависимост от типа на веригата и номиналните характеристики на активните и пасивните елементи, активният филтър може да бъде проектиран така, че да осигури висок входен импеданс и малък изходен импеданс.

- Производството на активни филтри е икономично в сравнение с други видове сглобки.

- За да работят, активните филтри изискват захранване, за предпочитане симетрично.

Филтри за първа поръчка

Филтри от първи ред се използват за затихване на сигнали, които са над или под степента на отхвърляне, в кратни на 6 децибела всеки път, когато честотата се удвои. Този тип настройки обикновено се представят от следната функция за прехвърляне:

Когато разбиваме числителя и знаменателя на израза, имаме:

- N (jω) е полином на степен ≤ 1

- t е обратната на ъгловата честота на филтъра

- W _c е ъгловата честота на филтъра и се дава от следното уравнение:

В този израз f _c е честотата на прекъсване на филтъра.

Честотата на прекъсване е граничната честота на филтъра, за която се индуцира затихване на сигнала. В зависимост от конфигурацията на филтъра (нискочестотен, високочестотен, лентови или елиминиращи ленти), ефектът от дизайна на филтъра се представя именно от честотата на прекъсване.

В конкретния случай на филтри от първи ред, те могат да бъдат само нискочестотни или високочестотни.

Нискочестотни филтри

Този тип филтър позволява преминаването на по-ниските честоти и намалява или потиска честотите над честотата на прекъсване.

Функцията за прехвърляне на нискочестотни филтри е следната:

Амплитудата и фазовият отговор на тази трансферна функция са:

Активният нискочестотен филтър може да изпълни проектната функция, като използва входни и заземяващи резистори, заедно с оптични усилватели и паралелни кондензаторни и резисторни конфигурации. По-долу е даден пример за активна верига на нискочестотен инвертор:

Параметрите на функцията за прехвърляне на тази верига са:

Високочестотни филтри

От своя страна, високочестотните филтри имат обратен ефект в сравнение с нискочестотните филтри. С други думи, този тип филтри затихват ниските честоти и позволяват преминаването на високите честоти.

Дори, в зависимост от конфигурацията на веригата, активните високочестотни филтри могат да усилват сигналите, ако имат специално подредени операционни усилватели. Функцията за прехвърляне на активен високочестотен филтър от първи ред е следната:

Амплитудата и фазовият отговор на системата са:

Активният високочестотен филтър използва резистори и кондензатори последователно на входа на веригата, както и резистор в разрядния път към земята, за да служи като импеданс за обратна връзка. Ето пример за активна високочестотна инверторна верига:

Параметрите на функцията за прехвърляне на тази верига са:

Филтри от втори ред

Филтрите от втори ред обикновено се получават чрез извършване на последователни връзки на филтри за първи ред, за да се получи по-сложен монтаж, който позволява селективно настройване на честотите.

Общият израз на функцията за прехвърляне на филтър от втори ред е:

Когато разбиваме числителя и знаменателя на израза, имаме:

- N (jω) е полином на степен ≤ 2.

- W _o е ъгловата честота на филтъра и се дава от следното уравнение:

В това уравнение f _o е характерната честота на филтъра. В случай, че има RLC верига (съпротивление, индуктор и кондензатор последователно), характерната честота на филтъра съответства на резонансната честота на филтъра.

От своя страна, резонансната честота е честотата, с която системата достига максималната си степен на трептене.

- ζ е амортизиращият фактор. Този фактор определя способността на системата да заглушава входния сигнал.

От своя страна, от коефициента на затихване, коефициентът на качество на филтъра се получава чрез следния израз:

В зависимост от дизайна на импедансите на веригата, активните филтри от втори ред могат да бъдат: нискочестотни филтри, високочестотни филтри и лентови филтри.

Приложения

Активните филтри се използват в електрическите мрежи с цел намаляване на смущения в мрежата поради свързването на нелинейни натоварвания.

Тези смущения могат да бъдат проникнати чрез комбиниране на активни и пасивни филтри и различни входни импеданси и RC настройки по време на монтажа.

В електрическите електрически мрежи се използват активни филтри за намаляване на хармониците на тока, които циркулират по мрежата между активния филтър и възела за генериране на електрическа енергия.

По същия начин, активните филтри помагат да се балансират връщащите токове, които циркулират през неутрала, и хармониците, свързани с този токов поток и системното напрежение.

В допълнение, активните филтри играят отлична роля за коригиране на коефициента на мощност на взаимосвързаните електрически системи.

Препратки

1. Активни филтри (sf). Национален експериментален университет в Тачира. Държава Тачира, Венецуела. Възстановено от: unet.edu.ve
2. Ламич, М. (2001). Активни филтри: Въведение и приложения. Universitat Politècnica de Catalunya, Испания. Възстановено от: krit.upc.edu
3. Мияра, Ф. (2004). Активни филтри. Национален университет в Росарио. Аржентина. Възстановено от: fceia.unr.edu.ar
4. Gimenez, M (sf). Теория на веригата II. Университета Симон Боливар. Миранда, Венецуела. Възстановено от: labc.usb.ve
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Активен филтър. Възстановено от: es.wikipedia.org
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Електронен филтър. Възстановено от: es.wikipedia.org