Komplexní průvodce filtry (Přečtěte si jako první!)

Obsah

• V tomto článku probereme několik základních konceptů souvisejících s filtrem a několik často kladených otázek

• Co je filtr? definice filtru
• Jak funguje filtr?
• Jaké jsou dostupné typy?
• Co jsou aktivní filtry? Vysvětlete to s definicí
• Co jsou pasivní filtry? Vysvětlete to s definicí
• Jaké jsou body konfliktu mezi aktivním a pasivním Typy.
• Co je symbol filtru?
• Příklady
• Jaké jsou aplikace filtru v optickém a elektronickém průmyslu?
• Které křivky odezvy jsou nejběžnější Typy?
• Co je časová odezva filtru?
• Co je frekvenční odezva filtru?
• Co je pořadí filtru?
• Jak se liší výstup prvního řádu s filtrem druhého řádu?
• Co je rohová frekvence, mezní frekvence, přerušovací frekvence
• Co je šířka pásma (BW)?
• Co je rezonanční frekvence?
• Co jsou rezonanční filtry
• Co jsou ideální a skutečné filtry?

Co je filtr?

"Filtr je kmitočtově selektivní síť skládající se ze čtyř terminálů s reaktivními prvky pro přenos zadaného kmitočtu rozsahu."

• Pásmo frekvence přenášené přes něj se nazývá Pass-band.
• Pásmo frekvence, které se tím zeslabuje, se nazývá zeslabené Stop pásmo.

Filtry jsou dvou typů - analogové digitální. Nyní, na základě použitých komponent, se jedná o dva typy - aktivní typy a pasivní typy.

Níže uvedený obrázek představuje diagram aktivních Typy(jeden z velmi oblíbených a důležitých typů).

Vědět o aktivních typech High Pass. Klikněte zde!

Charakteristika aktivního filtru

Jak názvy napovídají, tyto typjsou vyráběny pomocí aktivních komponent. Některé z aktivních tranzistorů jsou - tranzistory (BJT, FET), jakákoli jiná elektronická zařízení, která jsou schopna zesílit signál nebo mohou produkovat výkon.

Pokud je potřeba zvýšit charakteristiky, spojují se různé etapy určitým nebo konkrétním způsobem.

Jak navrhnout aktivní dolní propust?

Chcete-li navrhnout aktivní Typy, můžeme použít IC741, operační zesilovač, nakonfigurovaný s 8 piny. Operační zesilovač má být napájen stejnosměrným proudem spolu s rezistory a kondenzátory různých hodnot.

Pasivní filtry

Pasivní Typy jsou navrženy pomocí pasivních zařízení.

Vědět o aplikacích aktivních typů High Pass. Klikněte zde!

Srovnání aktivního a pasivního Typy

Aktivní typ může mít výhodu, která zvyšuje dostupný výkon signálu ve srovnání se vstupem. Zatímco pasivní rozptyluje energii ze signálu. Pro různé rozsahy frekvencí, například na zvukových frekvencích a pod, je aktivní typ může realizovat specifikovanou přenosovou funkci bez použití induktorů, které jsou poměrně velké a nákladné komponenty na rozdíl od rezistorů a kondenzátorů, a jejichž vytvoření je nákladnější s nezbytnou vysokou kvalitou a přesnými hodnotami.

Četné etapy mohou být kaskádové, když se chtějí zlepšit atributy. Pro srovnání, rozložení vícestupňových pasivních blokátorů musí brát v úvahu frekvenční zatížení předchozí fáze v každé fázi. Vzhledem k tomu, že induktory nejsou využívány, lze jich dosáhnout ve skutečně kompaktních rozměrech.

• Pasivní typ trpí útlumem signálů. Existuje několik způsobů; jednou populární metodou ovládání nebo obnovy je použití zesílení prostřednictvím aplikací typu Active. Hlavním bodem konfliktu mezi aktivním a pasivním typem je „zesílení“.

• Oproti pasivnímu se aktivní typ skládá z aktivních komponent v operačních zesilovačích, tranzistorynebo FET v rámci jejich návrhu obvodu, jak je popsáno v předchozích částech. Tyto komponenty odebírají energii z externího zdroje energie, využívají jej pro zesílení výstupu. To je další výhoda oproti pasivnímu.

Vědět o aktivních typech Low Pass. Klikněte zde!

Proč je při nízkých frekvencích zapotřebí aktivní filtr?

• Aktivní typ je potřebný při nižších frekvencích, protože pomáhá dosáhnout nízké výstupní impedance a současně poskytuje vysokou vstupní impedanci. Stabilizuje také různé frekvenční rozsahy, protože s ním lze kaskádovat více stupňů.

Rozdíl mezi aktivními a pasivními typy

Vědět o aplikacích aktivních typů s nízkým průchodem. Klikněte zde!

Ty lze kategorizovat a podkategorizovat z několika hledisek. Nejběžnější divize a subdivize jsou - aktivní nebo pasivní typ; typ high-pass typu low-pass, typ bandpass, typ band-reject / notch nebo all-pass; digitální nebo analogový typ diskrétního nebo kontinuálního typu; lineární nebo nelineární typ; nekonečná impulzní odezva (IIR) nebo konečná impulzní odezva (FIR) atd.

Příklady:

Aktivní typs a Pasivní typjsou navrženy tak, aby požadovaným způsobem upravily určité pásmo frekvence. Mají různé typy podle svých potřeb. Níže jsou uvedeny kategorie.

• Nízkoprůchodové typy (LPF)
• High pass typy (HPF)
• Typy pásmových propustí (BPF)
• Typy odmítnutí / zastavení pásma (BSF)

Aplikace:

V dnešní době se používají k mnoha účelům elektronického obvodu a jeho aplikace jsou obrovské. Kromě toho je možné zlepšit zisk obvodu použitím různých filtrů různými způsoby, ať už aktivních nebo pasivních, zejména v aktivních typech. Aktivní typy používají zesilovače a my víme, že to pomáhá zvýšit zisk. Tento článek bude v následujících částech diskutovat o dvou typech, jako je typ s nízkým průchodem, typ s vysokým průchodem s příslušnými diagramy a simulovanými tvary vln pro aktivní i pasivní stav, s významem použití vyššího řádu v HPF a LPF.

V elektronice jsou některé aplikace následující:

• V systému rádiové komunikace pro ladění rádia na konkrétní frekvenci: Používají se k tomu, aby umožnily rádiovým přijímačům pouze „vidět“ nebo „detekovat“ požadovaný signál a odmítnout všechny ostatní signály za předpokladu jejich odlišné frekvence signálu. Lze tedy přijímat signály bez šumu. Vysokofrekvenční pásmové typy se používají pro výběr kanálu v ústředních telefonních kancelářích.
• Návrh napájecího zdroje: Používají se k odstranění šumu nebo vysokých frekvencí obvykle přítomných na vstupních vedeních střídavého proudu. Používají se také ke snížení zvlnění.
• Analogově-digitální převod (ADC): Používají se ve většině vstupů ADC k minimalizaci aliasingu.
• Upravit digitální obrázky: Lze jej použít také k úpravě digitálních obrázků.
• Analýza dat: Jsou také velmi užitečné při odstraňování konkrétních frekvencí při analýze dat.

Frekvenční odezva a časová odezva:

Časová doména označuje změnu amplitudy signálu s ohledem na čas. Naproti tomu ve frekvenční doméně Frekvence označuje výskyt události v daném období.

Co je šířka pásma (BW)?

U filtrů je šířka pásma rozdíl mezi horními a nízkými -3 dB body.

Pokud má například pásmový filtr mezní hodnoty -3 dB a je nastaven na 200 Hz a 600 Hz, pak bude šířka pásma filtru = (BW) = 600-200 = 400 Hz.

Co myslíte Q faktorem?

Faktor Q je dán poměrem rezonanční frekvence k BW.

Q = 2 * π * (maximální množství uložené energie) / (energie rozptýlená za cyklus)

Vyšší hodnota Q představuje, že filtr je selektivnější jako Q faktor je parametr, který posuzuje selektivitu.

Rezonanční frekvence

Rezonanční frekvence je jednoduše dána frekvencí daného rezonančního obvodu. Rezonanční obvod je také populárně známý jako okruh nádrže nebo LC okruh. Rezonanční obvod je navržen s použitím paralelně umístěných induktorů a kondenzátorů a rezistorů.

 Oscilace systému je dána následující rovnicí -

Kde,

f = frekvence v Hz

L = Indukčnost u Henryho

C = kapacita ve Faradech

Objednávky filtrů

Filtry vyššího řádu poskytovaly vynikající rychlosti odvíjení mezi propustným pásmem a stoppásmem. Filtry vyššího řádu jsou také nutné k dosažení požadované úrovně útlumu nebo ostrosti cut-off.

Aktivní a pasivní typ také se liší v různých typech objednávek, například:

• Aktivní typy s nízkým průchodem prvního řádu, aktivní s horním průchodem prvního řádu Typy, Bandpass prvního řádu aktivní Typy, Pásmo prvního řádu se zastaví Typy.
• Aktivní dolní řád druhého řádu Typy, Horní řád druhého řádu aktivní Typy, Bandpass druhého řádu aktivní Typy, Pásmo druhého řádu se zastaví Typy.

Frekvenční odezva druhého řádu jsou uvedeny níže -

Ideální a skutečný typ:

Někdy z důvodu zjednodušení často používáme aktivní filtry k přiblížení způsobů. Později jsou upraveny a označeny jako „ideální filtr“. Filtry, které fungují ve skutečnosti s ohledem na všechny možné faktory, jsou skutečné.

Chcete-li si přečíst více o elektronice klikněte zde

Soumali Bhattacharya

Ahoj, jsem Soumali Bhattacharya. Vystudoval jsem elektroniku.
V současné době investuji do oblasti elektroniky a komunikace.
Mé články jsou zaměřeny na hlavní oblasti základní elektroniky ve velmi jednoduchém, ale informativním přístupu.
Jsem živý student a snažím se udržovat si aktuální informace o všech nejnovějších technologiích v oblasti elektronických domén.

Spojme se přes LinkedIn –