- karakteristike
- Filteri prvog reda
- Filteri niskog prolaza
- Visokopropusni filtri
- Filteri drugog reda
- Prijave
- Reference
Aktivni filteri su oni koji imaju kontrolirane izvore ili aktivne elemente, poput operativnih pojačala, tranzistora ili vakuumskih cijevi. Pomoću elektroničkog kruga, filter omogućava izvršiti modeliranje prijenosne funkcije koja mijenja ulazni signal i daje izlazni signal u skladu s dizajnom.
Konfiguracija elektroničkog filtra obično je selektivna, a kriterij odabira je frekvencija ulaznog signala. Zbog navedenog, ovisno o vrsti kruga (u nizu ili paralelno), filter će omogućiti prolazak određenih signala i blokirat će prolaz ostalih.
Na taj će se način izlazni signal karakterizirati rafiniranjem prema konstrukcijskim parametrima kruga koji čini filter.
karakteristike
- Aktivni filtri su analogni filtri, što znači da mijenjaju analogni signal (ulaz) kao funkciju frekvencijskih komponenata.
- Zahvaljujući prisutnosti aktivnih komponenti (operativna pojačala, vakuumske cijevi, tranzistori, itd.), Ovaj tip filtera povećava presjek ili cijeli izlazni signal u odnosu na ulazni signal.
To je zbog pojačanja snage korištenjem operativnih pojačala (OPAMS). To olakšava dobivanje rezonancije i faktor visoke kvalitete, bez potrebe za korištenjem induktora. Sa svoje strane, faktor kvalitete - poznat i kao Q faktor - je mjera oštrine i učinkovitosti rezonancije.
- Aktivni filtri mogu kombinirati aktivne i pasivne komponente. Potonji su osnovne komponente sklopova: otpornici, kondenzatori i induktori.
- Aktivni filtri omogućuju kaskadne veze, konfigurirani su za pojačavanje signala i omogućavanje integracije između dva ili više krugova ako je potrebno.
- U slučaju da krug ima operativna pojačala, izlazni napon kruga ograničen je naponom zasićenja tih elemenata.
- Ovisno o vrsti kruga i ocjeni aktivnih i pasivnih elemenata, aktivni filtar može biti dizajniran tako da daje visoku ulaznu impedansu i malu izlaznu impedansu.
- Proizvodnja aktivnih filtera ekonomična je u usporedbi s drugim vrstama sklopova.
- Za rad aktivni filtri zahtijevaju napajanje, po mogućnosti simetrično.
Filteri prvog reda
Filteri prvog reda koriste se za prigušivanje signala koji su iznad ili ispod stupnja odbijanja, u množini od 6 decibela svaki put kad se frekvencija udvostruči. Ovu vrstu postavljanja obično predstavlja sljedeća funkcija prijenosa:
Pri razbijanju brojača i nazivnika izraza imamo:
- N (jω) je polinom stupnja ≤ 1
- t je obratna kutna frekvencija filtera
- W c je kutna frekvencija filtra, a dana je sljedećom jednadžbom:
U ovom izrazu f c je frekvencija isključivanja filtra.
Rezna frekvencija je granična frekvencija filtra za koju se inducira prigušenje signala. Ovisno o konfiguraciji filtra (pojasevi niskog, visokog propusnog opsega, propusni opseg ili eliminirajuće pojaseve), učinak dizajna filtra prikazuje se upravo od frekvencije isključivanja.
U posebnom slučaju filtera prvog reda mogu biti samo niskopropusni ili visokopropusni.
Filteri niskog prolaza
Ova vrsta filtra omogućuje prolazak nižih frekvencija i smanjuje ili smanjuje frekvencije iznad frekvencije isključivanja.
Prijenosna funkcija za filtre niskih propusnosti je sljedeća:
Amplituda i fazni odziv ove prijenosne funkcije je:
Aktivni niskopropusni filter može ispuniti konstrukcijsku funkciju pomoću ulaznih i uzemljujućih otpornika, zajedno s op-amperima i paralelnim konfiguracijama kondenzatora i otpornika. Ispod je primjer aktivnog niskopropusnog pretvarača:
Parametri prijenosne funkcije za ovaj krug su:
Visokopropusni filtri
Sa svoje strane, visokopropusni filtri imaju suprotan učinak, u usporedbi s filtrima niskog prolaza. Drugim riječima, ova vrsta filtera prigušuje niske frekvencije i omogućuje visokim frekvencijama prolazak.
Čak, ovisno o konfiguraciji kruga, aktivni visokopropusni filtri mogu pojačati signale ako imaju operativno pojačala posebno organizirana za tu svrhu. Prijenosna funkcija aktivnog visokopropusnog filtra prvog reda je sljedeća:
Amplituda i fazni odziv sustava je:
Aktivni visokopropusni filter koristi otpornike i kondenzatore serijski na ulazu u krug, kao i otpornik na putu pražnjenja do tla, koji im služi kao povratna impedancija. Evo primjera aktivnog kruga pretvarača visokog prolaza:
Parametri prijenosne funkcije za ovaj krug su:
Filteri drugog reda
Filteri drugog reda obično se dobivaju serijskim spajanjem filtera za prvo složevanje kako bi se dobio složeniji sklop koji omogućava selektivno podešavanje frekvencija.
Opći izraz za funkciju prijenosa filtra drugog reda je:
Pri razbijanju brojača i nazivnika izraza imamo:
- N (jω) je polinom stupnja ≤ 2.
- W o je kutna frekvencija filtra, a dana je sljedećom jednadžbom:
U ovoj jednadžbi f o je karakteristična frekvencija filtra. U slučaju da postoji RLC krug (otpor, induktor i kondenzator u nizu), karakteristična frekvencija filtra odgovara rezonantnoj frekvenciji filtra.
Zauzvrat, rezonantna frekvencija je frekvencija na kojoj sustav doseže svoj maksimalni stupanj oscilacije.
- ζ je faktor prigušivanja. Ovaj faktor definira sposobnost sustava da priguši ulazni signal.
Zauzvrat, iz faktora prigušivanja, faktor kvalitete filtera dobiva se sljedećim izrazom:
Ovisno o dizajnu impedancija kruga, aktivni filtri drugog reda mogu biti: filteri niskog protoka, visokofrekventni filtri i pojasni filtri.
Prijave
Aktivni filtri koriste se u električnim mrežama kako bi se smanjili poremećaji u mreži zbog povezivanja nelinearnih opterećenja.
Ovi poremećaji mogu se probiti kombiniranjem aktivnih i pasivnih filtera, te promjenom ulaznih impedancija i RC postavki tijekom sklopa.
U električnim mrežama električne energije aktivni filtri koriste se za smanjenje harmonika struje koje kruže mrežom između aktivnog filtra i čvora za proizvodnju električne energije.
Isto tako, aktivni filtri pomažu uravnotežiti povratne struje koje kruže kroz neutralu, te harmonike povezane s ovim protokom struje i naponom sustava.
Pored toga, aktivni filtri igraju izvrsnu ulogu u ispravljanju faktora snage međusobno povezanih električnih sustava.
Reference
- Aktivni filtri (sf). Nacionalno eksperimentalno sveučilište u Táchiri. Država Táchira, Venezuela. Oporavak od: unet.edu.ve
- Lamich, M. (2001). Aktivni filtri: Uvod i primjene. Universitat Politècnica de Catalunya, Španjolska. Oporavak od: krit.upc.edu
- Miyara, F. (2004). Aktivni filtri. Nacionalno sveučilište Rosario. Argentina. Oporavak od: fceia.unr.edu.ar
- Gimenez, M (sf). Teorija krugova II. Sveučilište Simon Bolivar. Država Miranda, Venezuela. Oporavak od: labc.usb.ve
- Wikipedia, Slobodna enciklopedija (2017). Aktivni filtar. Oporavilo sa: es.wikipedia.org
- Wikipedia, Slobodna enciklopedija (2017). Elektronski filter. Oporavilo sa: es.wikipedia.org