Penapis aktif

Apa itu penapis aktif?

The penapis aktif Mereka adalah mereka yang mempunyai sumber terkawal atau unsur aktif, seperti penguat operasi, transistor atau tiub vakum. Melalui litar elektronik, penapis membolehkan mematuhi pemodelan fungsi pemindahan yang mengubah isyarat input dan memberikan isyarat output mengikut reka bentuk.

Konfigurasi penapis elektronik biasanya selektif dan kriteria pemilihan adalah kekerapan isyarat input. Oleh kerana di atas, bergantung kepada jenis litar (dalam siri atau selari) penapis akan membolehkan laluan isyarat tertentu dan menyekat selebihnya.

Dengan cara ini, isyarat output akan dicirikan dengan ditapis mengikut parameter reka bentuk litar yang membentuk penapis.

Ciri -ciri penapis aktif

- Penapis aktif adalah penapis analog, yang menunjukkan bahawa mereka mengubah suai isyarat analog (input) bergantung pada komponen kekerapan.

- Terima kasih kepada kehadiran komponen aktif (penguat operasi, tiub vakum, transistor, dll.), Jenis penapis ini meningkatkan seksyen atau keseluruhan isyarat output, berkenaan dengan isyarat input.

Ini disebabkan oleh penguatan tenaga kerana penggunaan penguat operasi (OPAMs). Ini memudahkan resonans mendapatkan dan faktor berkualiti tinggi, tanpa menggunakan induktor. Bagi bahagiannya, faktor kualiti - juga dikenali sebagai faktor q -adalah ukuran ketajaman dan kecekapan resonans.

- Penapis aktif boleh menggabungkan komponen aktif dan liabiliti. Yang terakhir adalah komponen asas litar: rintangan, kapasitor dan induktor.

- Penapis aktif membenarkan sambungan cascade, dikonfigurasikan untuk menguatkan isyarat dan membenarkan integrasi antara dua atau lebih litar jika perlu.

Boleh melayani anda: 50 pencipta paling terkenal dalam sejarah

- Sekiranya litar mempunyai penguat operasi, voltan output litar dibatasi oleh ketegangan ketepuan unsur -unsur ini.

- Bergantung pada jenis litar, dan nilai nominal aktif dan liabiliti, penapis aktif boleh direka untuk memberikan impedans input yang tinggi dan impedans output kecil.

- Pembuatan penapis aktif adalah ekonomi berbanding dengan jenis perhimpunan lain.

- Untuk beroperasi, penapis aktif memerlukan sumber pemakanan, sebaiknya simetri.

Penapis pesanan pertama

Penapis pesanan pertama digunakan untuk mengurangkan isyarat yang berada di atas atau di bawah tahap penolakan, dalam gandaan 6 desibel setiap kali kekerapan dua kali ganda. Perhimpunan jenis ini biasanya diwakili oleh fungsi pemindahan berikut:

Apabila pengangka dan penyebut ungkapan, anda perlu:

- N (jΩ) adalah polinomial gred ≤ 1

- t adalah kebalikan dari kekerapan sudut penapis

- W_c Ia adalah kekerapan sudut penapis, dan diberikan oleh persamaan berikut:

Dalam ungkapan tersebut f_c Ia adalah kekerapan pemotongan penapis.

Kekerapan pemotongan ialah batas kekerapan penapis yang mana pelemahan isyarat diinduksi. Bergantung pada konfigurasi penapis (lulus rendah, lulus tinggi, band lulus atau menghapuskan band), kesan reka bentuk penapis tepat dibentangkan dari kekerapan pemotongan.

Dalam kes tertentu penapis pertama, ini hanya boleh menjadi langkah yang rendah atau tinggi.

Penapis Pas Rendah

Jenis penapis ini membolehkan frekuensi terendah, dan melengkapkan atau menindas frekuensi yang lebih besar daripada kekerapan pemotongan.

Ia boleh melayani anda: peranti input: ciri, apakah penggunaan, jenis, contoh

Fungsi pemindahan untuk penapis lulus rendah adalah seperti berikut:

Respons amplitud dan fasa fungsi pemindahan ini adalah:

Penapis laluan aktif yang rendah dapat memenuhi fungsi reka bentuk menggunakan rintangan input dan pelepasan tanah, bersama -sama dengan penguat operasi dan konfigurasi rintangan dan kapasitor selari. Berikut adalah contoh langkah litar aktif di bawah pelabur:

Parameter fungsi pemindahan untuk litar ini adalah:

Penapis berlalu tinggi

Bagi mereka, penapis laluan tinggi mempunyai kesan yang bertentangan, berbanding penapis laluan rendah. Iaitu, jenis penapis ini melemahkan frekuensi rendah dan membolehkan frekuensi tinggi berlalu.

Walaupun, bergantung pada konfigurasi litar, penapis langkah yang tinggi dapat menguatkan isyarat jika mereka mempunyai penguat operasi yang disusun secara khusus untuk tujuan itu. Fungsi pemindahan penapis langkah aktif tinggi tinggi adalah seperti berikut:

Tanggapan dalam amplitud dan dalam fasa sistem adalah:

Penapis laluan tinggi aktif menggunakan rintangan dan kapasitor siri di pintu masuk litar, serta rintangan di jalan asas, untuk memenuhi fungsi fungsi impedans maklum balas. Berikut adalah contoh litar aktif penyongsang tinggi:

Parameter fungsi pemindahan untuk litar ini adalah:

Penapis kedua

Penapis pesanan kedua biasanya diperoleh apabila membuat sambungan penapis pertama dalam siri, untuk mendapatkan perhimpunan yang lebih kompleks yang membolehkan frekuensi penalaan secara selektif.

Ekspresi umum untuk fungsi pemindahan penapis pesanan kedua ialah:

Apabila pengangka dan penyebut ungkapan, anda perlu:

Boleh melayani anda: 10 elemen cemerlang yang paling penting

- N (jΩ) adalah polinomial gred ≤ 2.

- W_{Sama ada} Ia adalah kekerapan sudut penapis, dan diberikan oleh persamaan berikut:

Dalam persamaan ini f_{Sama ada} Itu adalah kekerapan ciri penapis. Sekiranya litar RLC (rintangan, induktor dan kapasitor bersiri) adalah.

Sebaliknya, kekerapan resonans adalah kekerapan di mana sistem mencapai tahap maksimum ayunannya.

- ζ Ini adalah faktor redaman. Faktor ini mentakrifkan keupayaan sistem untuk mengatasi isyarat input.

Sebaliknya, dari faktor redaman faktor kualiti penapis diperoleh melalui ungkapan berikut:

Bergantung pada reka bentuk impedans litar, penapis aktif kedua boleh menjadi: penapis langkah rendah, penapis laluan tinggi dan penapis band lulus.

Aplikasi Penapis Aktif

Penapis aktif digunakan dalam rangkaian elektrik untuk mengurangkan gangguan dalam rangkaian, kerana sambungan beban bukan linear.

Gangguan ini dapat diserap dengan menggabungkan aktif dan liabiliti, dan variasi impedans kemasukan dan konfigurasi RC di seluruh perhimpunan.

Dalam rangkaian elektrik kuasa, penapis aktif digunakan untuk mengurangkan harmonik semasa yang beredar melalui rangkaian antara penapis aktif dan nod penjanaan kuasa elektrik.

Begitu juga, penapis aktif membantu mengimbangi arus pulangan yang beredar melalui neutral, dan harmonik yang dikaitkan dengan peredaran semasa dan ketegangan sistem ini.

Di samping itu, penapis aktif memenuhi fungsi yang sangat baik dalam pembetulan faktor kuasa sistem elektrik yang saling berkaitan.