Καθώς ο χρόνος προχωρά και η μελέτη σχετικά με τα φίλτρα έχει αυξηθεί, τα ενεργά φίλτρα έχουν συζητηθεί. Ενεργά φίλτρα περιοχή ομάδα ηλεκτρονικών φίλτρων που χρησιμοποιεί ενεργά συστατικά όπως έναν ενισχυτή για τη λειτουργία του. Οι ενισχυτές χρησιμοποιούνται σε φίλτρα για το σχεδιασμό για να βελτιώσουν την προβλεψιμότητα και την απόδοση. Όλα αυτά έχουν τελειώσει διατηρώντας μακριά από την ανάγκη των επαγωγέων. Συνήθως, τα χαρακτηριστικά του φίλτρου μπορούν να προσδιοριστούν χρησιμοποιώντας έναν ενισχυτή. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει μια λεπτομερή μελέτη και χρήση των ενεργών φίλτρων στη σύγχρονη τεχνολογία. Στο μέλλον, οι διάφοροι τύποι ενεργών φίλτρων θα έχουν πολύ μεγαλύτερη χωρητικότητα και θα σηματοδοτούν τη μελλοντική τεχνολογία από ό, τι αυτή τη στιγμή.
Τι είναι ένα ενεργό φίλτρο;
Το φίλτρο είναι ένα ηλεκτρικό n / w σε οποιαδήποτε θεωρία κυκλώματος, που χρησιμοποιείται για την αλλαγή είτε της φάσης είτε του πλάτους των χαρακτηριστικών του σήματος σε σχέση με τη συχνότητά του. Στην ιδανική περίπτωση, αυτό δεν θα περιλαμβάνει καμία νέα συχνότητα στο i / p ούτε θα αλλάξει το στοιχείο συχνότητας αυτού του σήματος. Ένα ενεργό φίλτρο χρησιμοποιεί λειτουργικοί ενισχυτές μαζί με διάφορα ηλεκτρονικά εξαρτήματα όπως αντιστάσεις, πυκνωτές για το φιλτράρισμα. Τα Op-Amps χρησιμοποιούνται για την εύκολη δημιουργία πολλών τύπων ενεργών φίλτρων.
Ένας ενισχυτής σταματά την αντίσταση φορτίου από το να επηρεάσει τα χαρακτηριστικά του φίλτρου. Η μορφή της απόκρισης, ο παράγοντας δυαδικότητας και η συντονισμένη συχνότητα και συχνά μπορούν να ρυθμιστούν με φθηνές μεταβλητές αντιστάσεις. Σε αυτά τα κυκλώματα φίλτρων μπορούμε να αλλάξουμε τη μία παράμετρο χωρίς να καταστρέψουμε την άλλη. Δεδομένου ότι οι βασικές αρχές επιστροφής τους προβάλλονται γύρω στο 1970, έχει γίνει πολλή έρευνα με αυτά τα φίλτρα και τις ρεαλιστικές εφαρμογές τους.
Τύποι ενεργών φίλτρων
Οι πιο συνηθισμένοι τύποι ενεργών φίλτρων ταξινομούνται σε τέσσερα όπως
- Butterworth
- Τσέμπισεφ
- Μπέσελ
- Ελλειπτικός
Υπάρχουν διατίθενται διάφορα είδη φίλτρων , αλλά οι περισσότερες από τις εφαρμογές μπορούν να επιλυθούν με αυτές τις εφαρμογές.
Τύποι ενεργών φίλτρων
Φίλτρο Chebyshev
Το ενεργό φίλτρο Chebyshev ονομάζεται επίσης ως φίλτρο ίσου κυματισμού. Δίνει ευκρινέστερη αποκοπή από ένα Φίλτρο Butterworth στη ζώνη διέλευσης. Τόσο τα φίλτρα Chebyshev όσο και Butterworth εμφανίζουν μεγάλες αλλαγές φάσης κοντά στη συχνότητα αποκοπής. Ένα μειονέκτημα του φίλτρου Chebyshev είναι το εξωτερικό ελάχιστο κέρδους και μέγιστο κάτω από τη συχνότητα αποκοπής. Η ρυθμιζόμενη παράμετρος στο σχεδιασμό του φίλτρου, ο κυματισμός κέρδους εκφράζεται σε dB.
Φίλτρο Chebyshev
Η εφαρμογή αυτών των φίλτρων δίνει πολύ πιο απότομη εναλλαγή, αλλά έχει κυματισμό στο πέρασμα-ζώνη, οπότε δεν χρησιμοποιείται σε συστήματα ήχου. Αν και είναι πολύ καλύτερο σε ορισμένες εφαρμογές όπου υπάρχει μόνο μία συχνότητα στη ζώνη διέλευσης, αλλά πολλές άλλες συχνότητες απαιτούνται για την εξάλειψη.
Ενεργό φίλτρο Butterworth
ο Ενεργό φίλτρο Butterworth ονομάζεται επίσης ως επίπεδο φίλτρο. Η εφαρμογή του ενεργού φίλτρου Butterworth εγγυάται μια επίπεδη απόκριση στη ζώνη διέλευσης και ένα άφθονο roll-off. Αυτή η ομάδα φίλτρων προσεγγίζει την τέλεια εφαρμογή φίλτρου στη ζώνη διέλευσης. Εμφανίζονται οι καμπύλες απόκρισης συχνότητας διαφορετικών ειδών φίλτρων. Αυτό το φίλτρο περιλαμβάνει ουσιαστικά επίπεδο πλάτος, απόκριση συχνότητας έως τη συχνότητα αποκοπής.
Φίλτρο Butterworth
Η τραχύτητα της αποκοπής φαίνεται στο διάγραμμα. Πρέπει να είναι γνωστό ότι και τα τρία φίλτρα επιτυγχάνουν γωνία κύλισης -40db / δεκαετία σε συχνότητες πολύ ανώτερες από την αποκοπή. Αυτό το φίλτρο έχει ένα χαρακτηριστικό κάπου b / n Φίλτρα Chebyshev και Bessel . Έχει μια λογική αναδιπλούμενη φούστα και ελαφρώς μη γραμμικές αποκρίσεις φάσης. Αυτό το είδος φίλτρου είναι ένα καλό, πολύ εύκολο να κατανοηθεί και είναι εξαιρετικό για εφαρμογές επεξεργασίας ήχου.
Φίλτρο Bessel
Το φίλτρο Bessel δίνει ένα ιδανικό χαρακτηριστικό φάσης με περίπου γραμμική απόκριση φάσης έως και σχεδόν συχνότητα αποκοπής. Αν και, περιλαμβάνει μια πολύ γραμμική απόκριση φάσης, αλλά μια αρκετά ήπια κλίση φούστα. Οι εφαρμογές αυτού του φίλτρου περιλαμβάνουν όπου το χαρακτηριστικό φάσης είναι σημαντικό. Είναι μια αλλαγή μικρής φάσης, παρόλο που τα χαρακτηριστικά αποκοπής του δεν είναι πολύ έξυπνα. Ταιριάζει καλά για εφαρμογές σφυγμού.
Φίλτρο Bessel
Το φίλτρο Bessel εμφανίζει σταθερή καθυστέρηση διάδοσης σε όλο το φάσμα συχνότητας i / p. Έτσι, η εφαρμογή ενός τετραγωνικού κύματος στην είσοδο ενός φίλτρου θα δώσει ένα τετραγωνικό κύμα στο o / p χωρίς καμία υπέρβαση Επιπλέον, οποιοδήποτε φίλτρο θα περιμένει διάφορες συχνότητες με διάφορες ποσότητες. Αυτό θα εμφανιστεί ως υπέρβαση της κυματομορφής o / p.
Ελλειπτικό φίλτρο
Το ελλειπτικό φίλτρο είναι πολύ περισσότερο περίπλοκο φίλτρο όπως το Chebyshev . Περιλαμβάνει κυματισμό στη ζώνη διέλευσης & σοβαρή ανατροπή με κόστος κυματισμού στη ζώνη διακοπής. Αυτό το φίλτρο έχει την απενεργοποίηση κάθε φίλτρου στην περιοχή μετατροπής, αλλά έχει και τις δύο περιοχές της ζώνης διακοπής και της ζώνης διέλευσης. Αυτό το φίλτρο μπορεί να σχεδιαστεί για να έχει υψηλή προσοχή συγκεκριμένων συχνοτήτων στη ζώνη διακοπής, γεγονός που μειώνει την εξασθένιση περαιτέρω συχνοτήτων στη ζώνη διακοπής.
Ελλειπτικό φίλτρο
Πλεονεκτήματα των Ενεργών φίλτρων
Τα πλεονεκτήματα ενός ενεργού φίλτρου περιλαμβάνουν τα ακόλουθα
- Αυτά τα φίλτρα είναι πιο λογικά από τα παθητικά φίλτρα.
- Η συσκευή που χρησιμοποιείται σε αυτά τα φίλτρα είναι μικρότερη από τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται σε παθητικά φίλτρα.
- Το ενεργό φίλτρο δεν εμφανίζει απώλεια εισαγωγής.
- Επιτρέπει επίσης την απομόνωση μεταξύ των σταδίων για τον έλεγχο της αντίστασης i / p και o / p.
Εφαρμογές ενεργών φίλτρων
- Τα ενεργά φίλτρα χρησιμοποιούνται στο συστήματα επικοινωνίας για την καταστολή του θορύβου , για την απομόνωση μιας επικοινωνίας σήματος από διάφορα κανάλια για τη βελτίωση του μοναδικού σήματος μηνύματος από ένα διαμορφωμένο σήμα.
- Αυτά τα φίλτρα χρησιμοποιούνται σε συστήματα οργάνων από τους σχεδιαστές για να επιλέξουν μια απαιτούμενη συσκευή συχνότητας και να αποσυνδέσουν ανεπιθύμητα.
- Αυτά τα φίλτρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον περιορισμό του εύρους ζώνης του αναλογικού σήματος προτού τα αλλάξουν σε ψηφιακά σήματα.
- Τα αναλογικά φίλτρα χρησιμοποιούνται σε συστήματα ήχου από μηχανικούς για να στείλουν διάφορες συχνότητες σε διάφορα ηχεία. Για παράδειγμα, στη μουσική βιομηχανία, απαιτούνται εφαρμογές εγγραφής και αναπαραγωγής για τον έλεγχο των στοιχείων συχνότητας.
- Τα ενεργά φίλτρα χρησιμοποιούνται στο βιοϊατρικά όργανα για διασύνδεση ψυχολογικών αισθητήρων με διαγνωστικό εξοπλισμό και καταγραφή δεδομένων.
Επί του παρόντος, πολυάριθμοι τύποι ενεργών φίλτρων βρίσκονται στο αρχικό στάδιο λόγω της μικρής χωρητικότητάς του. Όμως, αυτήν τη στιγμή πολλοί μηχανικοί το σχεδιάζουν με μεγάλες δυνατότητες. Μακροπρόθεσμα, η αποτελεσματικότητα όχι μόνο θα πιέσει τους καταναλωτές με μη γραμμικό φορτίο να χρησιμοποιήσουν αυτά τα φίλτρα για τη διατήρηση αλλά και την ποιότητα της ισχύος σε αποδοτικό επίπεδο. Η διαμόρφωση τεράστιου αριθμού ενεργών φίλτρων θα είναι διαθέσιμη για την απόδοση αέργου ισχύος, αρμονικού ρεύματος, μη ισορροπημένου και ουδέτερου ρεύματος. Ο πελάτης μπορεί να επιλέξει το ενεργό φίλτρο με προτιμώμενες δυνατότητες στο εγγύς μέλλον καθώς προχωρά η τεχνολογία. Επιπλέον, τυχόν ερωτήσεις σχετικά με αυτήν την έννοια ή γνωρίζετε για την κατασκευή φίλτρων Butterworth και τις εφαρμογές του, δώστε τις πολύτιμες προτάσεις σας σχολιάζοντας την παρακάτω ενότητα σχολίων. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η λειτουργία ενός φίλτρου ;
Φωτογραφικές μονάδες:
- Φίλτρο Bessel κυκλική ημέρα
- Ελλειπτικό φίλτρο Νι
