Ορισμός φίλτρου | Κοινοί τύποι φίλτρων | Σημαντική χρήση

Περιεχόμενο

  • Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε για λίγες βασικές έννοιες που σχετίζονται με το φίλτρο και θα προσπαθήσουμε να απαντήσουμε σε μερικές ερωτήσεις ως εξής:
  • Τι είναι το φίλτρο; ορισμός φίλτρου
  • Πώς λειτουργεί ένα φίλτρο;
  • Ποιοι είναι οι διαθέσιμοι τύποι;
  • Ποια είναι τα ενεργά φίλτρα; Εξηγήστε με ορισμό
  • Ποια είναι τα παθητικά φίλτρα; Εξηγήστε με ορισμό
  • Ποια είναι τα σημεία σύγκρουσης μεταξύ ενεργού και παθητικού τύποι.
  • Τι είναι το σύμβολο φίλτρου;
  • Παραδείγματα
  • Ποιες είναι οι εφαρμογές του φίλτρου στη βιομηχανία οπτικών και ηλεκτρονικών;
  • Τι είναι οι καμπύλες απόκρισης για τις πιο κοινές τύποι?
  • Τι είναι η απόκριση χρόνου ενός φίλτρου;
  • Τι είναι η απόκριση συχνότητας ενός φίλτρου;
  • Τι είναι η παραγγελία φίλτρου;
  • Πώς διαφέρει η έξοδος πρώτης παραγγελίας με το φίλτρο δεύτερης τάξης;
  • Τι είναι η συχνότητα γωνίας, συχνότητα διακοπής, συχνότητα διακοπής
  • Τι είναι το εύρος ζώνης (BW);
  • Τι είναι η συχνότητα συντονισμού;
  • Τι είναι τα ηχητικά φίλτρα
  • Τι είναι τα ιδανικά και πραγματικά φίλτρα;

Τι είναι το φίλτρο;

"Ένα φίλτρο είναι ένα δίκτυο επιλεκτικής συχνότητας που αποτελείται από τέσσερα τερματικά με αντιδραστικά στοιχεία για τη μετάδοση συγκεκριμένης συχνότητας εύρους."

  • Η ζώνη συχνότητας που μεταδίδεται μέσω αυτής καλείται Περαστική ζώνη.
  • Η ζώνη συχνότητας, η οποία εξασθενεί από αυτήν, ονομάζεται εξασθενημένη Διακοπή μπάντας.

Τα φίλτρα είναι δύο τύπων - αναλογικό ψηφιακό. Τώρα, με βάση τα συστατικά που χρησιμοποιούνται, είναι δύο τύπων - Ενεργοί τύποι και παθητικοί τύποι.

Η παρακάτω εικόνα αντιπροσωπεύει ένα διάγραμμα ενεργού τύποι(ένας από τους πολύ δημοφιλείς και σημαντικούς τύπους).

Κύκλωμα φίλτρου: ενεργό φίλτρο
Κύκλωμα φίλτρου: ενεργός τύπος

Μάθετε για τους Ενεργούς τύπους High Pass. Κάντε κλικ ΕΔΩ!

Ποια είναι τα κύρια χαρακτηριστικά ενός ενεργού φίλτρου;

Όπως υποδηλώνουν οι τίτλοι, αυτοί τύποςγίνονται χρησιμοποιώντας ενεργά συστατικά. Μερικά από τα ενεργά τρανζίστορ είναι - τρανζίστορ (BJT, FET), οποιαδήποτε άλλη ηλεκτρονική συσκευή που είναι ικανή να ενισχύσει ένα σήμα ή μπορεί να παράγει ισχύ.

Εάν υπάρχει ανάγκη αύξησης των χαρακτηριστικών, διάφορα στάδια ενώνονται με συγκεκριμένους ή συγκεκριμένους τρόπους.

Πώς να σχεδιάσετε ένα ενεργό φίλτρο χαμηλής διέλευσης;

Για να σχεδιάσετε ένα ενεργό τύποι, ενδέχεται να χρησιμοποιήσουμε το IC741, ένα Op-amp, διαμορφωμένο με 8 ακίδες. Το op-amp πρέπει να παρέχεται με ισχύ DC μαζί με αντιστάσεις και πυκνωτές διαφορετικών τιμών.

Παθητικά φίλτρα

Παθητικός τύποι έχουν σχεδιαστεί με χρήση παθητικών συσκευών.

Μάθετε για τις Εφαρμογές των Ενεργών τύπων High Pass. Κάντε κλικ ΕΔΩ!

Σύγκριση ενεργού και παθητικού τύποι

Ένας ενεργός τύπος μπορεί να έχει ένα πλεονέκτημα, αυξάνοντας τη διαθέσιμη ισχύ σήματος σε σύγκριση με την είσοδο. Ενώ ένα παθητικό διαλύει ενέργεια από το σήμα. Για διάφορες περιοχές συχνοτήτων, όπως σε συχνότητες ήχου και κάτω, μια ενεργή τύπος μπορεί να πραγματοποιήσει μια καθορισμένη λειτουργία μεταφοράς χωρίς πηνία χρήσης, που είναι συγκριτικά μεγάλα και δαπανηρά εξαρτήματα σε αντίθεση με τις αντιστάσεις και τους πυκνωτές, και που είναι πιο δαπανηρή για δημιουργία με τις βασικές υψηλής ποιότητας και ακριβείς τιμές.

Πολλά στάδια μπορεί να πέφτουν καταρράκτες όταν θέλουν να βελτιώσουν τα χαρακτηριστικά. Συγκριτικά, η διάταξη των παθητικών αποκλειστών πολλαπλών σταδίων πρέπει να λαμβάνει υπόψη τη φόρτιση που εξαρτάται από κάθε φάση του προηγούμενου σταδίου. Δεδομένου ότι οι επαγωγείς δεν χρησιμοποιούνται, μπορούν να προσεγγιστούν σε πολύ συμπαγείς διαστάσεις.

  • Ο παθητικός τύπος πάσχει από εξασθένηση των σημάτων. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι. Μια δημοφιλής μέθοδος ελέγχου ή αποκατάστασης είναι με τη χρήση ενίσχυσης μέσω των εφαρμογών τύπου Active. Το κύριο σημείο σύγκρουσης μεταξύ των ενεργών και παθητικών τύπων είναι η «ενίσχυση».
  • Σε σύγκριση με έναν παθητικό, ο ενεργός τύπος αποτελείται από ενεργά συστατικά σε λειτουργικούς ενισχυτές, τρανζίστορ ή FET στο σχεδιασμό του κυκλώματος τους, όπως περιγράφεται σε προηγούμενες ενότητες. Αυτά τα εξαρτήματα αντλούν ισχύ από την εξωτερική πηγή ισχύος, τη χρησιμοποιούν για ενίσχυση της εξόδου. Αυτό είναι ένα πρόσθετο πλεονέκτημα σε σύγκριση με ένα παθητικό.

Μάθετε για τους Ενεργούς τύπους χαμηλού περάσματος. Κάντε κλικ ΕΔΩ!

Γιατί απαιτείται ένα ενεργό φίλτρο σε χαμηλές συχνότητες;

  • Απαιτείται ενεργός τύπος σε χαμηλότερες συχνότητες, επειδή βοηθά στην επίτευξη χαμηλής αντίστασης εξόδου, ενώ παρέχει υψηλή αντίσταση εισόδου. Σταθεροποιεί επίσης διαφορετικά εύρη συχνοτήτων καθώς πολλαπλά στάδια μπορούν να διαδοχικά.

Διαφορά μεταξύ ενεργών και παθητικών τύπων

Μάθετε σχετικά με τις Εφαρμογές Ενεργών Ελάχιστων Περασμάτων. Κάντε κλικ ΕΔΩ!

Αυτά μπορούν να κατηγοριοποιηθούν και να υποκατηγοριοποιηθούν από πολλές απόψεις. Οι πιο κοινές διαιρέσεις και υποδιαιρέσεις είναι ενεργός ή παθητικός τύπος. τύπος υψηλού περάσματος τύπος χαμηλής διέλευσης, τύπος ζώνης ζώνης, τύπος απόρριψης ζώνης / τύπος εγκοπής ή τύπος όλων ψηφιακός ή αναλογικός τύπος διακριτού χρόνου ή συνεχούς χρόνου · γραμμικός ή μη γραμμικός τύπος · άπειρη παλμική απόκριση (IIR) ή πεπερασμένη ώθηση (FIR) και ούτω καθεξής.

Παραδείγματα:

Ενεργός τύποςs και Παθητικός τύποςΕίναι σχεδιασμένα να τροποποιούν συγκεκριμένη ζώνη συχνοτήτων με τον επιθυμητό τρόπο. Έχουν διαφορετικούς τύπους ανάλογα με τις ανάγκες τους. Οι κατηγορίες δίνονται παρακάτω.

  • Τύποι χαμηλού περάσματος (LPF)
  • Τύποι υψηλής διέλευσης (HPF)
  • Τύποι ζώνης ζώνης (BPF)
  • Τύποι απόρριψης / διακοπής ζώνης (BSF)

εφαρμογές:

Χρησιμοποιούνται σήμερα σε πολλούς σκοπούς του ηλεκτρονικού κυκλώματος και οι εφαρμογές του είναι τεράστιες. Επιπλέον, είναι δυνατό να βελτιωθεί το κέρδος κυκλώματος χρησιμοποιώντας διαφορετικά φίλτρα με διαφορετικούς τρόπους, είτε ενεργούς είτε παθητικούς τύπους, ειδικά σε ενεργούς τύπους. Οι ενεργοί τύποι χρησιμοποιούν ενισχυτές και γνωρίζουμε ότι βοηθά στην αύξηση του κέρδους. Αυτό το άρθρο θα συζητήσει δύο τύπους, όπως Low pass type, High pass type με κατάλληλα διαγράμματα και προσομοιωμένα σχήματα κυμάτων για ενεργή και παθητική κατάσταση στις ακόλουθες ενότητες με τη σημασία της χρήσης υψηλότερης τάξης στο HPF και LPF.

Στα ηλεκτρονικά, ορισμένες εφαρμογές έχουν ως εξής:

  • Στο σύστημα ραδιοεπικοινωνίας για συντονισμό ραδιοφώνου σε συγκεκριμένη συχνότητα: Χρησιμοποιούνται για να επιτρέψουν στους ραδιοφωνικούς δέκτες να «βλέπουν» ή να «ανιχνεύουν» μόνο το επιθυμητό σήμα και να απορρίπτουν όλα τα άλλα σήματα υποθέτοντας τη διαφορετική τους συχνότητα σήματος. Έτσι μπορούν να ληφθούν σήματα χωρίς θόρυβο. Οι τύποι ζώνης ζώνης υψηλής συχνότητας χρησιμοποιούνται για την επιλογή καναλιών σε κεντρικά τηλεφωνικά γραφεία.
  • Σχεδιασμός τροφοδοσίας: Χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση θορύβου ή υψηλών συχνοτήτων που συνήθως υπάρχουν στις γραμμές εισόδου AC. Αυτά εφαρμόζονται επίσης για τη μείωση του κυματισμού.
  • Αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή (ADC): Χρησιμοποιούνται στις περισσότερες από τις εισόδους ADC για να ελαχιστοποιήσουν το ψευδώνυμο.
  • Τροποποίηση ψηφιακές εικόνες: Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την τροποποίηση ψηφιακών εικόνων.
  • Ανάλυση δεδομένων: Είναι επίσης πολύ χρήσιμο να αφαιρέσετε συγκεκριμένες συχνότητες στην ανάλυση δεδομένων.

Απόκριση συχνότητας και απόκριση χρόνου:

Το χρονικό πεδίο αναφέρεται στην αλλαγή του πλάτους του σήματος σε σχέση με το χρόνο. Αντιθέτως, στον τομέα συχνότητας, η συχνότητα αναφέρεται στην εμφάνιση ενός συμβάντος σε μια δεδομένη περίοδο.

Μια απόκριση συχνότητας διαφορετικού τύπου
Πιστωτικά Εικόνα: SpinningSpark real life identity: SHA-1 commitment ba62ca25da3fee2f8f36c101994f571c151abee7, Πρότυπο ζώνηςCC BY-SA 3.0

Τι είναι το εύρος ζώνης (BW);

Για φίλτρα, το εύρος ζώνης είναι η διαφορά μεταξύ των άνω και των χαμηλών σημείων -3dB.

Για παράδειγμα, εάν ένα φίλτρο ζώνης διέλευσης έχει σημεία αποκοπής -3dB και έχει οριστεί σε 200Hz και 600Hz, τότε το εύρος ζώνης του φίλτρου θα είναι = (BW) = 600-200 = 400Hz.

Τι εννοείς με τον παράγοντα Q;

Ο συντελεστής Q δίνεται από την αναλογία συχνότητας συντονισμού προς το BW.

Q = 2 * π * (Μέγιστη ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται) / (Ενέργεια που διαγράφεται ανά κύκλο)

Μια μεγαλύτερη τιμή Q αντιπροσωπεύει το φίλτρο είναι πιο επιλεκτικό καθώς ο παράγοντας Q είναι μια παράμετρος που κρίνει την επιλεκτικότητα.

Συχνότητα συντονισμού

Η συχνότητα συντονισμού δίνεται απλώς από τη συχνότητα του δεδομένου κυκλώματος συντονισμού. Ένα κύκλωμα συντονισμού είναι επίσης ευρέως γνωστό ως κύκλωμα δεξαμενής ή κύκλωμα LC. Ένα συντονιστικό κύκλωμα έχει σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας παράλληλα τοποθετημένους επαγωγείς και πυκνωτές και αντιστάσεις.

Ένα παράλληλο κύκλωμα συντονισμού

 Η ταλάντωση ενός συστήματος δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση -

Που,

f = συχνότητα σε Hertz

L = Αυτεπαγωγή στον Henry

C = Χωρητικότητα σε Farads

Παραγγελίες φίλτρων

Τα φίλτρα υψηλότερης τάξης παρείχαν πιο άριστα ποσοστά ροής μεταξύ ζώνης πρόσβασης και ζώνης διακοπής. Απαιτούνται επίσης φίλτρα υψηλότερης τάξης για την επίτευξη των απαιτούμενων επιπέδων εξασθένησης ή ευκρίνειας των αποκοπών.

Ενεργός τύπος και παθητικός τύπος έχουν επίσης παραλλαγές σε διαφορετικούς τύπους παραγγελιών, όπως:

  • Ενεργοί τύποι πρώτης τάξης χαμηλού περάσματος, ενεργός πάσο πρώτης παραγγελίας ενεργός τύποι, Bandpass πρώτης τάξης ενεργό τύποι, Η ζώνη πρώτης τάξης σταματά ενεργή τύποι.
  • Ενεργό Low Pass δεύτερης τάξης τύποι, Υψηλό πάσο δεύτερης τάξης ενεργό τύποι, Bandpass δεύτερης τάξης ενεργό τύποι, Η ζώνη δεύτερης τάξης σταματά ενεργή τύποι.

Η απόκριση συχνότητας δεύτερης τάξης παρουσιάζεται παρακάτω -

Απόκριση συχνότητας δεύτερης τάξης

Ιδανικός τύπος & πραγματικός τύπος:

Μερικές φορές, για λόγους απλοποίησης, χρησιμοποιούμε συχνά τα ενεργά φίλτρα για να προσεγγίσουμε τρόπους. Αργότερα τροποποιούνται και ορίζονται ως «ιδανικό φίλτρο». Τα φίλτρα, που λειτουργούν στην πραγματικότητα, λαμβάνοντας υπόψη όλους τους πιθανούς παράγοντες, είναι πραγματικά.

Για να διαβάσετε περισσότερα για τα ηλεκτρονικά Κάνε κλικ εδώ

Σχετικά με το Soumali Bhattacharya

Αυτήν τη στιγμή επενδύω στον τομέα της Ηλεκτρονικής και της επικοινωνίας.
Τα άρθρα μου επικεντρώνονται στους βασικούς τομείς των ηλεκτρονικών πυρήνων σε μια πολύ απλή αλλά ενημερωτική προσέγγιση.
Είμαι ένας ζωντανός μαθητής και προσπαθώ να ενημερώνομαι με όλες τις τελευταίες τεχνολογίες στον τομέα των ηλεκτρονικών τομέων.

Ας συνδεθούμε μέσω του LinkedIn -
https://www.linkedin.com/in/soumali-bhattacharya-34833a18b/

Lambda Geeks