MGA AKTIBONG FILTER: KATANGIAN, UNA AT PANGALAWANG PAGKAKASUNUD-SUNOD - TEKNOLOHIYA - 2025

Ang mga aktibong filter ay ang mga may kontrolado na mapagkukunan o aktibong elemento, tulad ng mga operational amplifier, transistors o vacuum tubes. Sa pamamagitan ng isang elektronikong circuit, pinapayagan ng isang filter na magsagawa ng pagmomolde ng isang function ng paglipat na nagbabago ng signal ng input at nagbibigay ng isang signal ng output ayon sa disenyo.

Ang pagsasaayos ng isang electronic filter ay karaniwang pumipili at ang criterion ng pagpili ay ang dalas ng signal ng input. Dahil sa nasa itaas, depende sa uri ng circuit (sa serye o kahanay) ang filter ay magpapahintulot sa pagpasa ng ilang mga signal at hahadlangan ang pagpasa ng iba.

Sa ganitong paraan, ang signal ng output ay mailalarawan sa pamamagitan ng pagiging pino ayon sa mga parameter ng disenyo ng circuit na bumubuo sa filter.

katangian

- Ang mga aktibong filter ay mga analog filter, na nangangahulugang binago nila ang isang analog signal (input) bilang isang function ng mga dalas na sangkap.

- Salamat sa pagkakaroon ng mga aktibong sangkap (operational amplifier, vacuum tubes, transistors, atbp.), Ang uri ng filter na ito ay nagdaragdag ng isang seksyon o ang buong signal ng output, na may paggalang sa input signal.

Ito ay dahil sa power amplification sa pamamagitan ng paggamit ng mga operational amplifier (OPAMS). Ginagawa nitong mas madaling makakuha ng resonansya at isang mataas na kalidad na kadahilanan, nang walang pangangailangan na gumamit ng mga inductors. Para sa bahagi nito, ang kalidad na kadahilanan -also na kilala bilang Q factor- ay isang sukatan ng katalinuhan at kahusayan ng resonance.

- Ang mga aktibong filter ay maaaring pagsamahin ang mga aktibo at passive na sangkap. Ang huli ay ang mga pangunahing sangkap ng mga circuit: resistors, capacitors, at inductors.

- Pinapayagan ng mga aktibong filter ang mga koneksyon sa cascading, na-configure upang palakihin ang mga signal at payagan ang pagsasama sa pagitan ng dalawa o higit pang mga circuit kung kinakailangan.

- Sa kaso na ang circuit ay may mga operational amplifier, ang output boltahe ng circuit ay limitado sa pamamagitan ng saturation boltahe ng mga elementong ito.

- Depende sa uri ng circuit, at ang mga rating ng aktibo at passive na mga elemento, ang aktibong filter ay maaaring idinisenyo upang magbigay ng isang mataas na impedance ng input at isang maliit na impedance ng output.

- Ang paggawa ng aktibong mga filter ay matipid kumpara sa iba pang mga uri ng mga pagpupulong.

- Upang gumana, ang mga aktibong filter ay nangangailangan ng isang suplay ng kuryente, mas mabuti na simetriko.

Mga unang filter ng order

Ang mga filter ng unang-order ay ginagamit upang maipahiwatig ang mga senyas na nasa itaas o sa ibaba ng antas ng pagtanggi, sa maraming mga 6 na decibel sa tuwing ang dalas ay doble. Ang ganitong uri ng pag-setup ay karaniwang kinakatawan ng sumusunod na function ng paglipat:

Kapag nasira ang numumer at denominator ng expression, mayroon kami:

- N (jω) ay isang polynomial ng degree ≤ 1

- t ay ang kabaligtaran ng anggulo ng dalas ng filter

- W _c ang angular frequency ng filter, at ibinibigay ng mga sumusunod na equation:

Sa expression na ito f _c ang cutoff frequency ng filter.

Ang dalas ng cutoff ay ang dalas ng limitasyon ng filter kung saan ang isang pagpapalambing ng signal ay na-impluwensyado. Depende sa pagsasaayos ng filter (mababang pass, high pass, band pass o alisin ang mga banda), ang epekto ng disenyo ng filter ay iniharap nang eksakto mula sa cutoff frequency.

Sa partikular na kaso ng mga unang filter ng pag-order, ang mga ito ay maaaring maging mababang pass o mataas na pass.

Mababa ang mga filter ng pass

Ang ganitong uri ng filter ay nagbibigay-daan sa mas mababang mga dalas na dumaan, at nagpapakilala o sumugpo sa mga frequency sa itaas ng dalas ng cutoff.

Ang transfer function para sa mga low-pass filter ay ang mga sumusunod:

Ang amplitude at phase response ng function ng paglipat na ito ay:

Ang isang aktibong low-pass filter ay maaaring matupad ang pag-andar ng disenyo gamit ang input at grounding resistors, kasama ang mga op-amps at kahanay na mga pagsasaayos ng capacitor at risistor. Sa ibaba ay isang halimbawa ng isang aktibong low pass inverter circuit:

Ang mga parameter ng function ng paglipat para sa circuit na ito ay:

Mataas na mga filter ng pass

Para sa kanilang bahagi, ang mga mataas na pass filter ay may kabaligtaran na epekto, kumpara sa mga mababang pass filters. Sa madaling salita, ang uri ng filter na ito ay nakakaganyak sa mababang mga dalas at hinahayaan ang mataas na dalas.

Kahit na, depende sa pagsasaayos ng circuit, ang mga aktibong high-pass na filter ay maaaring palakasin ang mga senyas kung mayroon silang mga operasyong amplifier na espesyal na nakaayos para sa hangaring iyon. Ang paglipat ng function ng isang first-order na aktibong high-pass filter ay ang mga sumusunod:

Ang amplitude at phase response ng system ay:

Ang isang aktibong high pass filter ay gumagamit ng mga resistor at capacitor sa serye sa input ng circuit, pati na rin ang isang risistor sa landas ng paglabas sa lupa, upang magsilbing impedance ng feedback. Narito ang isang halimbawa ng isang aktibong high pass inverter circuit:

Ang mga parameter ng function ng paglipat para sa circuit na ito ay:

Pangalawang mga filter ng order

Ang pangalawang mga filter ng pag-order ay karaniwang nakuha sa pamamagitan ng paggawa ng mga unang koneksyon ng filter na mga koneksyon sa serye, upang makakuha ng isang mas kumplikadong pagpupulong na nagbibigay-daan upang pumipili ng mga frequency ng tune.

Ang pangkalahatang expression para sa function ng paglipat ng isang pangalawang filter ng order ay:

Kapag nasira ang numumer at denominator ng expression, mayroon kami:

- N (jω) ay isang polynomial ng degree ≤ 2.

- W _o ang angular frequency ng filter, at ibinibigay ng mga sumusunod na equation:

Sa ekwasyong ito f _o ang katangian ng dalas ng filter. Sa kaso ng pagkakaroon ng isang RLC circuit (paglaban, inductor at capacitor sa serye), ang katangian ng dalas ng filter ay tumutugma sa malagong dalas ng filter.

Kaugnay nito, ang dalas ng resonant ay ang dalas kung saan ang sistema ay umabot sa pinakamataas na antas ng pag-oscillation.

- ζ ay ang kadahilanan ng sumisira. Ang kadahilanan na ito ay tumutukoy sa kakayahan ng system upang mapawi ang signal ng pag-input.

Sa turn, mula sa damping factor, ang salik ng kalidad ng filter ay nakuha sa pamamagitan ng sumusunod na expression:

Depende sa disenyo ng mga impedance ng circuit, ang pangalawang pagkakasunud-sunod na mga filter ay maaaring: mababang pass filters, mataas na pass filters at band pass filters.

Aplikasyon

Ang mga aktibong filter ay ginagamit sa mga de-koryenteng network upang mabawasan ang mga kaguluhan sa network, dahil sa koneksyon ng mga di-linear na naglo-load.

Ang mga kaguluhan na ito ay maaaring mapuno sa pamamagitan ng pagsasama ng mga aktibo at passive na mga filter, at iba't ibang mga impedance sa input at mga setting ng RC sa buong pagpupulong.

Sa mga de-koryenteng network ng network, ang mga aktibong filter ay ginagamit upang mabawasan ang mga pagkakaarmonya ng kasalukuyang na nagpapalipat-lipat sa pamamagitan ng network sa pagitan ng aktibong filter at elektrikal na henerasyon ng node.

Gayundin, ang mga aktibong filter ay nakakatulong upang mabalanse ang mga pagbalik ng mga alon na nagpapalibot sa neutral, at ang mga pagkakaayon na nauugnay sa kasalukuyang daloy at boltahe ng system.

Bilang karagdagan, ang mga aktibong filter ay gumaganap ng isang mahusay na papel sa pagwawasto ng power factor ng magkakaugnay na mga sistema ng elektrikal.

Mga Sanggunian

1. Mga aktibong filter (sf). Pambansang Pang-eksperimentong Unibersidad ng Táchira. Táchira State, Venezuela. Nabawi mula sa: unet.edu.ve
2. Lamich, M. (2001). Mga Aktibong Filter: Panimula at Aplikasyon. Mga unibersidad ng Politècnica de Catalunya, Spain. Nabawi mula sa: crit.upc.edu
3. Miyara, F. (2004). Mga aktibong filter. Pambansang Unibersidad ng Rosario. Argentina. Nabawi mula sa: fceia.unr.edu.ar
4. Gimenez, M (sf). Teorya ng circuit II. Simon Bolivar University. Miranda State, Venezuela. Nabawi mula sa: labc.usb.ve
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Aktibong filter. Nabawi mula sa: es.wikipedia.org
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Electronic filter. Nabawi mula sa: es.wikipedia.org