Aktiva filteregenskaper, första och andra order, applikationer



den aktiva filter är de som har kontrollerade källor eller aktiva element, till exempel operativa förstärkare, transistorer eller vakuumrör. Genom en elektronisk krets tillåter ett filter att överensstämma med modelleringen av en överföringsfunktion som ändrar ingångssignalen och ger en utsignal enligt designen.

Konfigurationen av ett elektroniskt filter är vanligtvis selektivt och urvalskriteriet är frekvensen för ingångssignalen. På grund av ovanstående, beroende på vilken typ av krets (i serie eller parallellt) kommer filtret att tillåta passage av vissa signaler och blockera resten av passagen.

På detta sätt karakteriseras utsignalen genom att renas enligt konstruktionsparametrarna för kretsen som utgör filtret.

index

  • 1 Egenskaper
  • 2 Filter av första ordern
    • 2.1 Lågpassfilter
    • 2.2 Filter passerar högt
  • 3 andra ordningens filter
  • 4 applikationer
  • 5 referenser

särdrag

- Aktiva filter är analoga filter, vilket innebär att de ändrar en analog signal (ingång) beroende på frekvenskomponenterna.

- Tack vare förekomsten av aktiva komponenter (operationsförstärkare, vakuumrör, transistorer etc.) ökar denna typ av filter en sektion eller hela utsignalen med avseende på ingångssignalen.

Detta beror på förstärkning av energi genom användning av operationsförstärkare (OPAMS). Ovanstående underlättar att erhålla resonans och en högkvalitetsfaktor utan att behöva använda induktorer. För sin del är kvalitetsfaktorn - även känd som Q-faktorn - ett mått på skarpheten och effektiviteten hos resonansen.

- Aktiva filter kan kombinera aktiva och passiva komponenter. Det senare är de grundläggande komponenterna i kretsarna: motstånd, kondensatorer och induktorer.

- Aktiva filter tillåter kaskadanslutningar, konfigureras för att förstärka signaler och tillåta integration mellan två eller flera kretsar om det behövs.

- Om kretsen har operationsförstärkare begränsas utsignalen från kretsen av mättnadsspänningen hos dessa element.

- Beroende på typen av krets och de nominella värdena för de aktiva och passiva elementen kan det aktiva filtret utformas för att ge en hög ingångsimpedans och en liten utgångsimpedans..

- Tillverkningen av aktiva filter är ekonomiskt jämfört med andra typer av aggregat.

- För att fungera kräver aktiva filter en strömförsörjning, helst symmetrisk.

Första ordningens filter

De första ordningens filter används för att dämpa signalerna som ligger över eller under avvisningsgraden, i multiplar om 6 decibel varje gång frekvensen fördubblas. Denna typ av aggregat representeras vanligtvis av följande överföringsfunktion:

När du bryter ner täljaren och nämnaren av uttrycket måste du:

- N (jω) är ett polynom av graden ≤ 1

- t är den inversa av filtrets vinkelfrekvens

- Wc är vinkelfrekvensen hos filtret och ges genom följande ekvation:

I nämnda uttryckc är filtrets avstängningsfrekvens.

Cutoff-frekvensen är den gränsvärde för filtret för vilken signaldämpning induceras. Beroende på filterets konfiguration (lågpass, högpass, bandpass eller bandeliminering) presenteras effekten av filterdesignen exakt från cutoff-frekvensen.

I det speciella fallet med första ordningens filter kan dessa endast vara lågpass eller högpass.

Lågpassfilter

Denna typ av filter möjliggör passage av lägre frekvenser och dämpar eller undertrycker frekvenser över cutoff-frekvensen.

Överföringsfunktionen för lågpassfiltret är enligt följande:

Amplituden och fassvaret för denna överföringsfunktion är:

Ett aktivt lågpassfilter kan uppfylla designfunktionen genom att använda ingångs- och jordladdningsmotstånd, tillsammans med operationsförstärkare och motstånds- och kondensatorkonfigurationer parallellt. Nedan är ett exempel på en inverter lågpass-aktiv krets:

Parametrarna för överföringsfunktionen för denna krets är:

Filter passerar högt

Å andra sidan har högpassfiltret motsatt effekt jämfört med lågpassfilter. Det vill säga att denna typ av filter dämpar låga frekvenser och låter höga frekvenser passera.

Även beroende på kretsens konfiguration kan högpassade aktiva filter förstärka signalerna om de har operativa förstärkare som är speciellt anpassade för detta ändamål. Överföringsfunktionen hos ett aktivt högpassfilter i den första ordningen är som följer:

Systemets amplitud och fasrespons är:

Ett aktivt högpassfilter använder motstånd och kondensatorer i serie vid ingången på kretsen, liksom ett motstånd i vägen för urladdning till jord, för att uppfylla funktionen av återkopplingsimpedans. Nedan är ett exempel på en aktiv high-pass inverter krets:

Parametrarna för överföringsfunktionen för denna krets är:

Andra ordningens filter

Andra ordningens filter uppnås vanligtvis genom att göra första ordningens filteranslutningar i serie, för att få en mer komplex inställning som möjliggör selektiv frekvensinställning.

Det allmänna uttrycket för överföringsfunktionen för ett andra ordningens filter är:

När du bryter ner täljaren och nämnaren av uttrycket måste du:

- N (jω) är ett polynom av graden ≤ 2.

- Weller är vinkelfrekvensen hos filtret och ges genom följande ekvation:

I denna ekvation feller är den karakteristiska frekvensen av filtret. Om det finns en RLC-krets (motstånd, induktor och kondensator i serie), sammanfaller den karakteristiska frekvensen hos filtret med filterets resonansfrekvens.

Resonansfrekvensen är i sin tur den frekvens vid vilken systemet når sin maximala oscillationsgrad.

- ζ är dämpningsfaktorn. Denna faktor definierar systemets kapacitet för att dämpa ingångssignalen.

I sin tur erhålls från filtreringsfaktorn filterkvalitetsfaktorn genom följande uttryck:

Beroende på utformningen av kretsens impedanser kan de andra ordningens aktiva filter vara: lågpassfilter, högpassfilter och bandpassfilter..

tillämpningar

De aktiva filtren används i elnät för att minska störningar i nätverket på grund av anslutningen av icke-linjära belastningar.

Dessa störningar kan genomträngas genom kombinationen av aktiva och passiva filter och variationen av ingångsimpedanserna och RC-konfigurationerna genom hela enheten.

I elnätverk används aktiva filter för att minska strömmen av strömmen genom nätverket mellan aktivt filter och kraftgenereringsnoden.

På samma sätt bidrar de aktiva filtren till att balansera returströmmarna som cirkulerar genom neutralen och harmonierna som hör samman med detta strömflöde och systemets spänning.

Dessutom uppfyller de aktiva filtren en utmärkt funktion med avseende på korrigeringen av effektfaktorn hos de sammanlänkade elektriska systemen.

referenser

  1. Aktiva filter (s.f.). National Experimental University of Tachira. Stat Táchira, Venezuela. Hämtad från: unet.edu.ve
  2. Lamich, M. (2001). Aktiva filter: Introduktion och applikationer. Universitat Politècnica de Catalunya, Spanien. Hämtad från: crit.upc.edu
  3. Miyara, F. (2004). Aktiva filter. National University of Rosario. Argentina. Hämtad från: fceia.unr.edu.ar
  4. Gimenez, M (s.f.). Kretsteori II. Simón Bolívar University. Stat Miranda, Venezuela. Hämtad från: labc.usb.ve
  5. Wikipedia, den fria encyklopedin (2017). Aktivt filter Hämtad från: en.wikipedia.org
  6. Wikipedia, den fria encyklopedin (2017). Elektroniskt filter Hämtad från: en.wikipedia.org