Design zářezového filtru: 37 zajímavých faktů, které byste měli vědět

V tomto článku probereme různé techniky návrhu zářezového filtru. Podívejme se, jaké jsou body diskusí pro tento článek.

Body diskuse

1. Co je zářezový filtr?
2. jak vytvořit zářezový filtr
3. ekv. zářezového filtru || rovnice zářezového filtru
4. zářez filtr ic
5. faktor q zářezového filtru
6. frekvence zářezového filtru
7. příklad zářezového filtru
8. Provedení zářezového filtru || design zářezového filtru rlc || jak navrhnout zářezový filtr
9. laditelný zářezový filtr
10. laditelný design zářezového filtru
11. digitální zářezový filtr
12. design digitálního zářezového filtru
13. dsp zářezový filtr
14. design zářezového filtru v dsp
15. jedlový zářezový filtr
16. design filtru zářezu
17. iir zářezový filtr || digitální iir zářezový filtr
18. iir zářez design filtru
19. aktivní design zářezového filtru || design analogového zářezového filtru || odvození zářezového filtru
20. lc zářez design filtru
21. zářezový filtr pomocí operačního zesilovače || obvod zářezového filtru pomocí operačního zesilovače
22. 60Hz zářezový filtr
23. Provedení zářezového filtru 60 Hz
24. rf zářez design filtru
25. programovatelný zářezový filtr
26. kód zářezového filtru
27. fm všesměrový zářezový filtr
28. audio zářezový filtr
29. design zvukového zářezového filtru || obvod audio filtru se zářezem || obvod zářezového filtru fm
30. schéma audio zářezového filtru
31. biquad zářezový filtr
32. 532 nm zářezový filtr
33. harmonický zářezový filtr
34. nástroj pro návrh zářezového filtru
35. filtr zářezu betaflight
36. odvození funkce přenosu zářezového filtru
37. zářezový filtr pro signál EKG

Co je zářezový filtr?

A notch filter je obecně upravená forma filtru Odmítnutí pásma nebo Zastavení pásma. Hlavním cílem těchto filtrů je zastavit nebo zakázat zobrazování určitého rozsahu frekvencí na výstupu. Například filtr Band Stop mající úzké pásmo zastavení se nazývá zářezový filtr.

Vezměme si příklad. Předpokládejme, že Notch filtr je navržen tak, aby zastavil frekvenci mezi 100kHz a 110kHz. Bude tedy procházet každým signálem pod 100kHz rozsahem a bude dávat jakýkoli signál vyšší než 110kHz, ale zabrání jakémukoli signálu mezi 100kHz až 110kHz.

jak vytvořit zářezový filtr

Stavba zářezového filtru je poměrně snadná. Při vytváření zářezového filtru existují tři hlavní kroky. Kroky jsou - 1. Poznamenejte si požadavek dokonale, 2. Pochopte potřebu a navrhněte filtr zářezu (Návrh filtru zářezu je napsán níže), 3. Zkontrolujte s očekáváním. (Je-li to perfektní, použijte filtr, pokud není přepracován).

ekv. zářezového filtru || rovnice zářezového filtru

Níže jsou uvedeny některé důležité rovnice zářezového filtru.

• HF cut-off LPF: f_L = 1 / (2 * R._LP * C._LP *π)
• Mezní hodnota LF pro HPF: f_H = 1 / (2 * R._HP * C._HP *π)
• Faktor kvality zářezového filtru:  Q= fr / Šířka pásma

zářez filtr ic

Na trhu je k dispozici několik integrovaných obvodů, které implementují zářezový filtr. Existuje mnoho výhod používání IC oproti konvenčním obvodům. Jedním z nejpopulárnějších IC standardních zářezových filtrů je LTC1059. PIN diagram IC je uveden níže.

faktor q zářezového filtru

Faktor q zářezového filtru je stejný jako q zářezu. Q nebo faktor kvality zářezového filtru je dán následující rovnicí: Střední frekvence / šířka pásma. Q je měření selektivity filtru. Poskytuje také představu o ostrosti hloubky.

Střední frekvence je Notch Frequency a je to střední frekvence passband.

frekvence zářezového filtru

Frekvence zářezového filtru se označuje jako frekvence zastavovacího pásma. Důvodem je, že úzkopásmová frekvence je to, co zářezový filtr odmítá. Frekvence je tedy také identitou zářezového filtru.  

příklad zářezového filtru

Existuje několik příkladů zářezových filtrů. Existuje také řada typů. Každý typ má dílčí témata a také mnoho příkladů. Digitální zářezové filtry, analogové zářezové filtry, optické zářezové filtry, FM zářezové filtry, zvukové zářezové filtry, spirálové zářezové filtry, laditelné zářezové filtry, zářezové filtry 50 Hz a zářezové filtry 60 Hz 2.4 GHz. Některé příklady vycházejí z jejich specifikací. Jako - zářezový filtr 532 nm. Jedná se o optický filtr, který blokuje vlnovou délku s názvem.

Provedení zářezového filtru || design zářezového filtru rlc || jak navrhnout zářezový filtr

Pojďme navrhnout zářezový filtr od nuly. Nejprve vytvořme filtr (zářez) typu RLC, abychom eliminovali pásmo 45 kHz až 50 kHz. Řekněme, že indukčnost je L = 30 mH.

Uvedené údaje jsou: f_L = 45 kHz, f_H = 50 kHz, l = 30 mH = 0.03 H

Rezonanční frekvence bude: f_r =f_H - (ČB / 2)

BW je šířka pásma a BW = 50 - 45 = 5kHz.

Nebo f_r = 50 * 10³ - ((5 * 10³) / 2)

Nebo f_r = 50000 - 2500

Nebo f_r = 47.5 10 * XNUMX³

Rezonanční frekvence je tedy 47.5 kHz.

Nyní víme, že rezonanční frekvenci lze zapsat jako -

f_r = 1 / [2 * pi * (LC)^1/2]

nebo 47.5 * 10³ = 1 / (1.088 * C1 / 2)

nebo C = 374.41 piko-Henry

Faktor kvality bude tedy = fr / BW = 47500/5000 = 9.5

Opět Q = wr L / R

Nebo. R = wrL / Q = 2 * pi * f * L / Q

Nebo R = 8.95 kiloohmů

Takže pro zářezový filtr R = 8.95 kiloohmů, L = 30 mH, C = 374.41 pico-farad.

laditelný zářezový filtr

Laditelné zářezové filtry jsou takové úzkopásmové filtry, kde můžeme ručně získat vysoké odmítnutí z určité frekvence a relativně nižší útlum z jiných frekvenčních signálů. Na trhu je k dispozici několik laditelných zářezových filtrů, například - EM-7843. Nastavitelné filtry mohou být jiného typu. Pokud je faktor Q zářezového filtru laditelný, lze tento filtr označit také jako laditelný zářezový filtr.

laditelný design zářezového filtru

Konstrukce laditelného zářezového filtru není tak jednoduchá. Vyžaduje hodně výpočtu a koncepce. Vytvoření digitálního laditelného zářezového filtru je ale poněkud snadné. Návrh by měl být proveden tak, aby bylo možné snadno změnit střední frekvenci.

digitální zářezový filtr

Digitální zářezové filtry odkazují na FIR zářezový filtr a IIR zářezový filtr. FIR a IIR mají své výhody v různých podmínkách a používají se podle požadavku. Nazývají se digitální, protože jsou navrženy digitálně.

design digitálního zářezového filtru

Digitální zářezové filtry mají dva typy konstrukčních technik. Jsou to - Infinite Impulse Response Notch Filter (IIR), Finite Impulse Response Notch Filter (FIR). Níže jsme probrali obě podrobnosti filtru.

dsp zářezový filtr

 DSP je zkratka pro Digital Signal Processing. Zářezové filtry používané v digitálním zpracování signálů se nazývají zářezové filtry DSP. Proto je docela pochopitelné, že jako zářezové filtry DSP se používají pouze digitální filtry. Příkladem těchto druhů filtrů jsou zářezové filtry FIR, IIR.

design zářezového filtru v dsp

Digitální vrubové filtry mají dva typy konstrukčních technik. Jsou to – Infinite Impulse Response Zářez Filtr (IIR), filtr konečného impulsu odezvy zářezu. Oba detaily filtru jsme probrali níže.

jedlový zářezový filtr

FIR filtry znamenají filtr Finite Impulse Response. FIR filtry obecně přicházejí se spoustou stability, což je proslavilo. Pokud je stabilita systému nezbytnější, použijí se tyto typy filtrů.

design filtru zářezu

Existuje několik metod navrhování zářezového filtru FIR, například - vzorkování frekvence a optimalizace počítače. Analytické metody, semi-analytické metody, prototypy filtrů IIR druhého řádu jsou některé další procesy jejich přípravy. Bernsteinovy ​​polynomy se také používají při vytváření digitálních zářezových filtrů typu FIR.

iir zářezový filtr || digitální iir zářezový filtr

IIR je zkratka pro Infinite Impulse Response. Toto je také digitální filtr jako filtr FIR. Filtry IIR obecně přicházejí s efektivní aproximací pro požadavek velmi nízké objednávky. Tyto typy filtrů jsou vyžadovány, pokud linearita fází není tak důležitá.

iir zářez design filtru

IIR vrubové filtry jsou navrženy ve dvou hlavních částech. Nejprve an analogový zářezový filtr je navržen s požadovanými specifikacemi a poté je analogový filtr transformován na digitální IIR filtr pomocí inverzní transformace.

aktivní design zářezového filtru || design analogového zářezového filtru || odvození zářezového filtru

Pojďme navrhnout zářezový filtr od nuly. Nejprve vytvořme filtr (zářez) typu RLC, abychom eliminovali pásmo 55 kHz až 60 kHz. Řekněme, že indukčnost je L = 30 mH.

Uvedené údaje jsou: f_L = 55 kHz, f_H = 60 kHz, l = 30 mH = 0.03 H

Rezonanční frekvence bude: f_r =f_H - (ČB / 2)

BW je šířka pásma a BW = 60 - 55 = 5kHz.

Nebo f_r = 60 * 10³ - ((5 * 10³) / 2)

Nebo f_r = 60000 - 2500

Nebo f_r = 57.5 10 * XNUMX³

Rezonanční frekvence je tedy 57.5 kHz.

Nyní víme, že rezonanční frekvenci lze zapsat jako -

f_r = 1 / [2 * pi * (LC)^1/2]

nebo 57.5 * 10³ = 1 / (1.088 * C^1/2)

nebo C = 255 piko-Henryho

Faktor kvality bude tedy = fr / BW = 57500/5000 = 11.5

Opět Q = wr L / R

Nebo. R = wrL / Q = 2 * pi * f * L / Q

Nebo R = 7.39 kiloohmů

Takže pro zářezový filtr R = 7.39 kiloohmů, L = 30 mH, C = 255.51 pikofarad.

lc zářez design filtru

Jak můžeme interpretovat z názvu filtru, LC Notch-filtr je navržen pouze s použitím induktorů a kondenzátorů. Metoda návrhu zářezového filtru LC je poměrně jednoduchá. Nejprve je jeden induktor a jeden kondenzátor udržován v paralelním připojení. Pak je v sériovém zapojení udržována další kombinace induktoru a kondenzátoru. Schéma zapojení je následující.

Výstupní impedance přichází jako:

Funkce přenosu je:

Mezní frekvence jsou -

zářezový filtr pomocí operačního zesilovače || obvod zářezového filtru pomocí operačního zesilovače

Notch filtry jsou realizovány pomocí operačních zesilovačů. Nejprve se pomocí filtrů vytvoří horní i dolní propust operační zesilovače. Poté se jejich výstupy sečtou pomocí dalšího operačního zesilovače, aby se získal výsledek. Schéma zapojení uvedené v článku zobrazuje zářezový filtr pomocí operačních zesilovačů.

60Hz zářezový filtr

60 Hz zářezový filtr může odmítnout 60 Hz signál tím, že udržuje sílu pohybu téměř neporušenou. Používá se zářezový filtr, protože přesně zeslabí frekvenční pásmo. 60 Hz zářezový filtr má v USA poptávku, protože napájení v domácnostech má frekvenci 60 HZ.

Provedení zářezového filtru 60 Hz

Jak víme, jakýkoli zářezový filtr je navržen s horním a dolním filtrem. K přidání výstupu obou filtrů je zapotřebí další operační zesilovač. Typicky Q přichází jako 6 pro 60 Hz filtr. Daná rovnice může určit frekvenci zářezu.

ALP je výstup dolní propusti, když je frekvence filtru stejná jako požadovaná výstupní frekvence, zatímco AHP je výstup pro horní propust. Obecně platí, že

hodnota je jedna. Frekvence vrubu tedy přichází jako výstupní frekvence, která je 60 Hz.

Následující výraz může také určit výstupní frekvenci:

Jak můžeme pozorovat, výstupní frekvence závisí na RF. Takže změna hodnoty Rf změní frekvenci zářezu.

rf zářez design filtru

Návrh RF filtru je velmi komplikovaný proces. Potřebuje zkušeného inženýra, protože přesnost je důležitým parametrem pro tento druh filtrů. Proces návrhu RF zářezového filtru je uveden níže.

1. Specifikujte odpověď: V jeho fázi je zadána všechna požadovaná hodnota parametru. Je třeba nastavit parametry jako - Response, cut-off point atd.
2. Normalizace frekvence: Frekvence jsou převedeny tak, aby odpovídaly standardním tabulkám a grafům.
3. Výpočet zvlnění: V této fázi se používá koncept zářezového filtru. Chcete-li vytvořit RF zářezový filtr, který může odmítnout pouze jednu frekvenci z určitého frekvenčního pásma, měla by být hodnota zvlnění považována za vysokou prioritu. Čím vyšší je mez tolerance tolerance zvlnění, tím více se filtr stává selektivním.
4. Přizpůsobení tlumících křivek.
5. Výpočet hodnot prvků.
6. Škálování normalizovaných hodnot.

programovatelný zářezový filtr

Nejpopulárnějším filtrem používaným v dnešní době je programovatelný filtr. Programovatelné filtry se snadno udržují a snadno se s nimi pracuje. Programovatelné zářezové filtry nejsou výjimkou. Můžeme řídit hodnotu Q i přirozenou frekvenci pouhou změnou hodinové frekvence.

kód zářezového filtru

Níže je uveden kód zářezového filtru pro návrh zářezového filtru v MATLABu. Napíšete-li některý z nich se správnými specifikacemi, získáte zářezový filtr.

fm všesměrový zářezový filtr

Téměř v každém větším městě existuje vysoká možnost, že lze přijímat rádiovou frekvenci z rádiových stanic FM. Filtr vrubového vysílání FM poskytne útlum 30 dB pro signály FM v rozsahu 88 až 108 MHz.

audio zářezový filtr

Filtr zářezu je důležitým nástrojem pro zvukové inženýrství. Obecně se některé nežádoucí frekvenční komponenty smíchají s původním zvukem. K odstranění nebo vyloučení takové frekvence se používá zvukový filtr.

design zvukového zářezového filtru || obvod audio filtru se zářezem || obvod zářezového filtru fm

Následující obvod je příkladem zvukového a fm zářezového designu. Před zahájením návrhu pečlivě sledujte hodnoty odporu a kondenzátoru. Rovněž je uveden vzorec pro střední frekvenci.

schéma audio zářezového filtru

Filtr zvukového zářezu má poměrně jednoduchý design. Schéma lze snadno nakreslit pro aktuální stav podle standardních postupů.

biquad zářezový filtr

Bikvadový filtr je digitální filtr. Přesněji řečeno, jedná se o filtr IIR, který má dva póly a dvě nuly. 'Biquad' je zkratka z termínu - Bi-kvadratický. Filtry zářezů lze také navrhnout pomocí topologie. Funkce přenosu filtru je následující:

532 nm zářezový filtr

532 nm zářezový filtr je řada optických zářezových filtrů. Specifikace filtru je 532 nm, což znamená, že optický zářez je schopen blokovat světelnou složku o vlnové délce 532 nanometrů. Je to jeden z nejpopulárnějších optických zářezových filtrů. Existují další specifikace, jako je 785 nm.

harmonický zářezový filtr

Harmonický zářezový filtr je speciální typ zářezového filtru, který má aplikace v několika oblastech. Filtr sleduje následující přenosovou funkci.

H (z) = 12 (1 + A (z))

nástroj pro návrh zářezového filtru

Na trhu je k dispozici jiný druh nástrojů pro digitální návrh zářezového filtru. Pomocí takových zařízení lze vytvořit mnoho typů digitálních filtrů. Nejlepší by bylo, kdybyste přiřadili pouze hodnotu frekvence. Jeden z oblíbených nástrojů vyrábí Texas Přístroje.

filtr zářezu betaflight

Betaflight je software pro řízení letu, kde jsou ovládána vícemotorová plavidla. V rámci procesu jsou v softwaru také navrženy a vyladěny zářezové filtry.

odvození funkce přenosu zářezového filtru

Následující výraz dává přenosová funkce zářezového filtru -

Zde wz označuje nulovou kruhovou frekvenci, zatímco wp označuje pólovou kruhovou frekvenci. Nakonec q znamená faktor kvality zářezového filtru.

Q je dáno - f_r / Šířka pásma.

Pokud je ω_p = ω_z, je to standardní zářezový typ.

Pokud je ω_p > ω_z, je to vysokoprůchodový zářez.

Pokud je ω_z <ω_p, je to nízkoprůchodový zářez.

zářezový filtr pro signál EKG

EKG nebo elektrokardiograf je velmi důležitý proces diagnostiky v lékařských vědách. K zobrazení výstupních dat produkovaných strojem se používá několik filtrů. Bez filtrů je zcela nemožné číst hodnoty.

Při čtení EKG se používají tři druhy filtrů. Jsou to - horní propust, dolní propust a zářezový filtr. Vysokofrekvenční filtr odfiltruje vysokofrekvenční komponenty, zatímco dolní propusti dělají totéž pro běžné frekvenční komponenty. Filtry zářezu odfiltrují určitý daný rozsah frekvence.

Zejména dodávaná frekvence AC interferuje s odečty EKG. Zářezový filtr takové rušení odstraňuje. Pro Severní Ameriku je napájecí frekvence 60 Hz, proto se používá zářezový filtr 60 Hz. V Indii a dalších zemích, kde je napájecí frekvence 50 Hz, se používá zářezový filtr 50 Hz.

Sudipta Royová

Ahoj, jsem Sudipta Roy. Udělal jsem B. Tech v elektronice. Jsem nadšenec do elektroniky a v současnosti se věnuji oboru Elektronika a komunikace. Mám velký zájem o objevování moderních technologií, jako je AI a strojové učení. Moje práce se věnují poskytování přesných a aktualizovaných údajů všem studentům. Pomáhat někomu při získávání znalostí mi přináší nesmírnou radost.
Spojme se přes LinkedIn –