filtre active Sunt cele care au surse controlate sau elemente active, cum ar fi amplificatoare operaționale, tranzistoare sau tuburi de vid. Prin intermediul unui circuit electronic, un filtru permite îndeplinirea modelării unei funcții de transfer care schimbă semnalul de intrare și dă un semnal de ieșire în funcție de proiectare.
Configurarea unui filtru electronic este de obicei selectivă, iar criteriul de selecție este frecvența semnalului de intrare. Datorită celor de mai sus, în funcție de tipul de circuit (serie sau paralel) filtrul va permite trecerea anumitor semnale și va bloca trecerea restului..
În acest fel, semnalul de ieșire va fi caracterizat prin faptul că este rafinat în funcție de parametrii de proiectare ai circuitului care constituie filtrul..
Indice articol
- Filtrele active sunt filtre analogice, ceea ce înseamnă că modifică un semnal analogic (intrare) pe baza componentelor de frecvență.
- Datorită prezenței componentelor active (amplificatoare operaționale, tuburi de vid, tranzistoare etc.), acest tip de filtru mărește o secțiune sau întregul semnal de ieșire, în raport cu semnalul de intrare..
Acest lucru se datorează amplificării puterii prin utilizarea amplificatoarelor operaționale (OPAMS). Acest lucru face mai ușor să obțineți rezonanță și un factor de înaltă calitate, fără a fi nevoie să utilizați inductori. La rândul său, factorul de calitate - cunoscut și sub numele de factorul Q - este o măsură a acuității și a eficienței rezonanței..
- Filtrele active pot combina componente active și pasive. Acestea din urmă sunt componentele de bază ale circuitelor: rezistențe, condensatoare și inductoare..
- Filtrele active permit conexiuni în cascadă, sunt configurate pentru a amplifica semnalele și permit integrarea între două sau mai multe circuite, dacă este necesar.
- În cazul în care circuitul are amplificatoare operaționale, tensiunea de ieșire a circuitului este limitată de tensiunea de saturație a acestor elemente.
- În funcție de tipul de circuit și de valorile elementelor active și pasive, filtrul activ poate fi proiectat pentru a oferi o impedanță de intrare ridicată și o impedanță de ieșire mică..
- Fabricarea filtrelor active este economică în comparație cu alte tipuri de ansambluri.
- Pentru a funcționa, filtrele active necesită o sursă de alimentare, de preferință simetrică.
Filtrele de ordinul întâi sunt utilizate pentru a atenua semnalele peste sau sub gradul de respingere, prin multipli de 6 decibeli de fiecare dată când frecvența este dublată. Acest tip de montaj este de obicei reprezentat de următoarea funcție de transfer:
Când descompunem numeratorul și numitorul expresiei, avem:
- N (jω) este un polinom de grad ≤ 1
- t este inversul frecvenței unghiulare a filtrului
- Wc este frecvența unghiulară a filtrului și este dată de următoarea ecuație:
În această expresie fc este frecvența de întrerupere a filtrului.
Frecvența de întrerupere este acea frecvență limită a filtrului pentru care este indusă o atenuare a semnalului. În funcție de configurația filtrului (trece jos, trece înalt, trece bandă sau elimina benzile), efectul proiectării filtrului este prezentat tocmai din frecvența de întrerupere..
În cazul particular al filtrelor de ordinul întâi, acestea pot fi doar trecere joasă sau trecere înaltă.
Acest tip de filtru permite trecerea frecvențelor mai mici și atenuează sau suprimă frecvențele peste frecvența de tăiere..
Funcția de transfer pentru filtrele low-pass este următoarea:
Amplitudinea și răspunsul de fază al acestei funcții de transfer sunt:
Un filtru trece-jos activ poate îndeplini funcția de proiectare prin utilizarea de rezistențe de intrare și descărcare la sol, împreună cu op-amperi și configurații de rezistențe și condensatori în paralel. Un exemplu de circuit activ al invertorului trece-jos este prezentat mai jos:
Parametrii funcției de transfer pentru acest circuit sunt:
La rândul lor, filtrele trece în sus au efectul opus, în comparație cu filtrele trece în jos. Cu alte cuvinte, acest tip de filtru atenuează frecvențele joase și lasă trecerea frecvențelor înalte..
Chiar și, în funcție de configurația circuitului, filtrele active high-pass pot amplifica semnalele dacă au amplificatoare operaționale special amenajate în acest scop. Funcția de transfer a unui filtru trece sus activ de prim ordin este după cum urmează:
Amplitudinea și răspunsul de fază al sistemului este:
Un filtru activ de trecere înaltă folosește rezistențe și condensatori în serie la intrarea circuitului, precum și un rezistor în calea de descărcare la masă, pentru a servi ca impedanță de feedback. Iată un exemplu de circuit activ cu trecere înaltă a invertorului:
Parametrii funcției de transfer pentru acest circuit sunt:
Filtrele de ordinul doi sunt obținute de obicei prin realizarea conexiunilor de filtre de ordinul întâi în serie, pentru a obține un ansamblu mai complex care permite reglarea selectivă a frecvențelor.
Expresia generală pentru funcția de transfer a unui filtru de ordinul doi este:
Când descompunem numeratorul și numitorul expresiei, avem:
- N (jω) este un polinom de grad ≤ 2.
- Wsau este frecvența unghiulară a filtrului și este dată de următoarea ecuație:
În această ecuație fsau este frecvența caracteristică a filtrului. În cazul în care aveți un circuit RLC (rezistență, inductor și condensator în serie), frecvența caracteristică a filtrului se potrivește cu frecvența de rezonanță a filtrului.
La rândul său, frecvența de rezonanță este frecvența la care sistemul atinge gradul său maxim de oscilație.
- ζ este factorul de amortizare. Acest factor definește capacitatea sistemului de a amortiza semnalul de intrare.
La rândul său, din factorul de amortizare, factorul de calitate al filtrului se obține prin următoarea expresie:
În funcție de proiectarea impedanțelor circuitului, filtrele active de ordinul doi pot fi: filtre de trecere joasă, filtre de trecere înaltă și filtre de trecere de bandă.
Filtrele active sunt utilizate în rețelele electrice pentru a reduce perturbările din rețea, datorate conectării sarcinilor neliniare.
Aceste perturbații pot fi pătrunse prin combinarea filtrelor active și pasive și a impedanțelor de intrare și a setărilor RC variate pe tot ansamblul..
În rețelele electrice de putere, filtrele active sunt utilizate pentru a reduce armonicele de curent care circulă prin rețea între filtrul activ și nodul de generare a energiei electrice..
De asemenea, filtrele active ajută la echilibrarea curenților de retur care circulă prin neutru și a armonicilor asociate cu această circulație a curentului și a tensiunii sistemului..
În plus, filtrele active joacă un rol excelent în corectarea factorului de putere al sistemelor electrice interconectate..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.