AKTĪVIE FILTRI: PIRMĀS UN OTRĀS KĀRTAS PARAMETRI - TEHNOLOĢIJAS - 2025

Aktīvie filtri ir tie, kuriem ir kontrolēti avoti vai aktīvi elementi, piemēram, darbības pastiprinātāji, tranzistori vai vakuuma caurules. Izmantojot elektronisko shēmu, filtrs ļauj veikt pārsūtīšanas funkcijas modelēšanu, kas maina ieejas signālu un dod izejas signālu atbilstoši konstrukcijai.

Elektroniskā filtra konfigurācija parasti ir selektīva, un izvēles kritērijs ir ieejas signāla frekvence. Sakarā ar iepriekšminēto, atkarībā no ķēdes veida (virknē vai paralēli) filtrs ļaus iziet noteiktus signālus un bloķēs pārējo pāreju.

Tādā veidā izejas signālu raksturo ar to, ka tas tiek precizēts atbilstoši filtra konstrukcijas parametriem.

raksturojums

- Aktīvie filtri ir analogie filtri, kas nozīmē, ka tie modificē analogo signālu (ieeju) kā frekvences komponentu funkciju.

- Pateicoties aktīvo komponentu klātbūtnei (darbības pastiprinātāji, vakuuma caurules, tranzistori utt.), Šāda veida filtri palielina sekciju vai visu izejas signālu attiecībā pret ieejas signālu.

Tas ir saistīts ar jaudas pastiprināšanu, izmantojot operatīvos pastiprinātājus (OPAMS). Tas atvieglo rezonanses un augstas kvalitātes faktora iegūšanu, neizmantojot induktorus. Savukārt kvalitātes koeficients, kas pazīstams arī kā Q koeficients, ir rezonanses asuma un efektivitātes mērs.

- Aktīvie filtri var apvienot aktīvos un pasīvos komponentus. Pēdējie ir ķēžu pamatkomponenti: rezistori, kondensatori un induktori.

- Aktīvie filtri ļauj izveidot kaskādes savienojumus, ir konfigurēti signālu pastiprināšanai un nepieciešamības gadījumā ļauj integrēt divas vai vairākas shēmas.

- Gadījumā, ja ķēdē ir operatīvie pastiprinātāji, ķēdes izejas spriegumu ierobežo šo elementu piesātinājuma spriegums.

- Atkarībā no ķēdes veida un aktīvo un pasīvo elementu parametriem aktīvo filtru var izveidot tā, lai nodrošinātu augstu ieejas pretestību un nelielu izejas pretestību.

- Aktīvo filtru ražošana ir ekonomiska salīdzinājumā ar citiem agregātu veidiem.

- Lai darbotos, aktīvajiem filtriem ir nepieciešams barošanas avots, vēlams simetrisks.

Pirmās kārtas filtri

Pirmās kārtas filtrus izmanto, lai novājinātu signālus, kas ir virs vai zem noraidīšanas pakāpes, ar 6 decibelu reizinājumiem, katru reizi, kad frekvence tiek dubultota. Šo iestatīšanas veidu parasti attēlo šāda pārsūtīšanas funkcija:

Sadalot izteiksmes skaitītāju un saucēju, mums ir:

- N (jω) ir polinoms ar pakāpi ≤ 1

- t ir filtra leņķiskās frekvences apgrieztā vērtība

- W _c ir filtra leņķiskā frekvence, un to aprēķina ar šādu vienādojumu:

Šajā izteiksmē f _c ir filtra nobīdes frekvence.

Atslēgšanas frekvence ir filtra robežfrekvence, kurai tiek ierosināts signāla pavājināšanās. Atkarībā no filtra konfigurācijas (zema caurlaide, augsta caurlaide, joslas caurlaide vai joslu noņemšana) filtra konstrukcijas efekts tiek parādīts precīzi no atslēgšanas frekvences.

Konkrētā gadījumā ar pirmās kārtas filtriem tie var būt tikai zemie vai augstie.

Zemas caurlaidības filtri

Šis filtru tips ļauj caurlaist zemākas frekvences un vājina vai nomāc frekvences, kas pārsniedz izslēgšanas frekvenci.

Zemas caurlaidības filtru pārsūtīšanas funkcija ir šāda:

Šīs pārsūtīšanas funkcijas amplitūda un fāzes reakcija ir:

Aktīvs zemas caurlaidības filtrs var veikt projektēšanas funkciju, izmantojot ieejas un zemējuma rezistorus, kā arī op-ampērus un paralēlas kondensatora un rezistoru konfigurācijas. Zemāk ir aktīvās zemas caurlaidības invertora ķēdes piemērs:

Šīs shēmas pārsūtīšanas funkcijas parametri ir:

Augstas caurlaides filtri

No otras puses, augstās caurlaides filtriem ir pretējs efekts, salīdzinot ar zemas caurlaides filtriem. Citiem vārdiem sakot, šāda veida filtri vājina zemās frekvences un ļauj augstām frekvencēm pāriet.

Pat atkarībā no ķēdes konfigurācijas aktīvie augstās caurlaides filtri var pastiprināt signālus, ja tiem ir speciāli šim mērķim sakārtoti darbības pastiprinātāji. Pirmās kārtas aktīvā augstās caurlaides filtra pārsūtīšanas funkcija ir šāda:

Sistēmas amplitūda un fāzes reakcija ir:

Aktīvajā augstas caurlaides filtrā virknes ķēdē tiek izmantoti rezistori un kondensatori, kā arī rezistors izlādes ceļā uz zemi, lai kalpotu kā atgriezeniskā pretestība. Šeit ir aktīvās augstfrekvences pārveidotāja shēmas piemērs:

Šīs shēmas pārsūtīšanas funkcijas parametri ir:

Otrās kārtas filtri

Otrās kārtas filtrus parasti iegūst, pirmās kārtas filtru savienojumus veidojot virknē, lai iegūtu sarežģītāku kompleksu, kas ļauj selektīvi noregulēt frekvences.

Otrās kārtas filtra pārsūtīšanas funkcijas vispārējā izteiksme ir:

Sadalot izteiksmes skaitītāju un saucēju, mums ir:

- N (jω) ir polinoms ar pakāpi ≤ 2.

- W _o ir filtra leņķiskā frekvence, un to aprēķina ar šādu vienādojumu:

Šajā vienādojumā f _o ir filtra raksturīgā frekvence. Gadījumā, ja ir RLC ķēde (pretestība, induktors un kondensators virknē), filtra raksturīgā frekvence atbilst filtra rezonanses frekvencei.

Savukārt rezonanses frekvence ir frekvence, pie kuras sistēma sasniedz maksimālo svārstību pakāpi.

- ζ ir slāpēšanas koeficients. Šis koeficients nosaka sistēmas spēju slāpēt ieejas signālu.

Savukārt no slāpēšanas koeficienta filtra kvalitātes koeficientu iegūst, izmantojot šādu izteiksmi:

Atkarībā no ķēdes pretestību konstrukcijas, otrās kārtas aktīvie filtri var būt: zemas caurlaidības filtri, augstās caurlaides un joslas caurlaidības filtri.

Lietojumprogrammas

Aktīvos filtrus izmanto elektriskajos tīklos, lai mazinātu traucējumus tīklā nelineāru slodžu savienojuma dēļ.

Šos traucējumus var novērst, apvienojot aktīvos un pasīvos filtrus un mainot ieejas pretestības un RC iestatījumus visā montāžā.

Elektroenerģijas tīklos aktīvos filtrus izmanto, lai samazinātu strāvas harmoniku, kas cirkulē caur tīklu starp aktīvo filtru un elektroenerģijas ražošanas mezglu.

Tāpat aktīvie filtri palīdz līdzsvarot atgriešanās strāvas, kas cirkulē caur neitrālu, un harmonikas, kas saistītas ar šo strāvas plūsmu un sistēmas spriegumu.

Turklāt aktīvajiem filtriem ir lieliska loma savstarpēji savienotu elektrisko sistēmu jaudas koeficienta koriģēšanā.

Atsauces

1. Aktīvie filtri (sf). Tahiras Nacionālā eksperimentālā universitāte. Tačiras štats, Venecuēla. Atgūts no: unet.edu.ve
2. Lamich, M. (2001). Aktīvie filtri: Ievads un lietojumprogrammas. Katalonijas Universitat Politècnica, Spānija. Atgūts no: crit.upc.edu
3. Mijara, F. (2004). Aktīvie filtri. Rosario Nacionālā universitāte. Argentīna. Atgūts no: fceia.unr.edu.ar
4. Gimenez, M (sf). Ķēdes teorija II. Simona Bolivāra universitāte. Miranda štatā, Venecuēlā. Atgūts no: labc.usb.ve
5. Vikipēdija, bezmaksas enciklopēdija (2017). Aktīvs filtrs. Atgūts no: es.wikipedia.org
6. Vikipēdija, bezmaksas enciklopēdija (2017). Elektroniskais filtrs. Atgūts no: es.wikipedia.org