Átfogó útmutató a szűrőkről (először ezt olvassa el!)

Tartalom

  • Ebben a cikkben a szűrővel kapcsolatos néhány alapfogalmat és néhány gyakran ismételt kérdést tárgyalunk
  • Mi az a szűrő? szűrő meghatározása
  • Hogyan működik egy szűrő?
  • Milyen típusok állnak rendelkezésre?
  • Mik azok az aktív szűrők? Magyarázd meg definícióval
  • Mik azok a passzív szűrők? Magyarázd meg definícióval
  • Melyek az aktív és passzív konfliktuspontok? típusok.
  • Mi a szűrő szimbólum?
  • Példák
  • Melyek a szűrő alkalmazásai az optikában és az elektronikai iparban?
  • Melyek a leggyakoribb válaszgörbék típusok?
  • Mi a szűrő időbeli válasza?
  • Mi a szűrő frekvenciaválasza?
  • Mi az a szűrő sorrendje?
  • Miben különbözik az elsőrendű kimenet a másodrendű szűrőtől?
  • Mi az a sarokfrekvencia, a vágási frekvencia, a megszakítási frekvencia
  • Mi az a sávszélesség (BW)?
  • Mi a rezonanciafrekvencia?
  • Mi az a rezonáns szűrő
  • Mi az ideális és mi az igazi szűrő?

Mi az a szűrő?

"A szűrő egy frekvencia szelektív hálózat, amely négy terminálból áll, reaktív elemekkel egy meghatározott tartomány frekvenciájának továbbítására."

  • A rajta keresztül továbbított frekvenciasávot ún Pass-band.
  • Az általa csillapított frekvenciasávot csillapítottnak nevezzük Stop-sáv.

A szűrőknek két típusa van: analóg digitális. Most a felhasznált összetevők alapján kétféle típus létezik: aktív és passzív típus.

Az alábbi képen az aktív diagram látható típusok(az egyik nagyon népszerű és fontos típus).

Szűrő áramkör: aktív szűrő
Szűrő áramkör: aktív típus

Ismerje meg az aktív felüláteresztő típusokat. Kattints ide!

Az aktív szűrő jellemzői

Ahogy a címek is sugallják, ezek típuss aktív komponensek felhasználásával készülnek. Az aktív tranzisztorok egy része – tranzisztorok (BJT, FET), minden egyéb elektronikai eszköz, amely képes jelet erősíteni vagy teljesítményt termelni.

Ha szükség van a jellemzők növelésére, akkor a különböző szakaszok bizonyos vagy meghatározott módon kapcsolódnak össze.

Hogyan tervezzünk aktív aluláteresztő szűrőt?

Aktív tervezéséhez típusokIC741-et használhatunk, egy op-erősítőt, amely 8 tűvel van konfigurálva. Az op-erősítőt DC tápellátással, különböző értékű ellenállásokkal és kondenzátorokkal együtt kell ellátni.

Passzív szűrők

Passzív típusok passzív eszközökkel tervezték.

PASSZÍV SZŰRŐ

Ismerje meg az aktív felüláteresztő típusok alkalmazásait. Kattints ide!

Az aktív és a passzív összehasonlítása típusok

Az aktív típus előnyt jelenthet, mivel a bemenethez képest megnöveli a rendelkezésre álló jelteljesítményt. Míg a passzív az energiát disszipálja a jelből. Különféle frekvenciatartományokhoz, például hangfrekvenciákon és alatta, egy aktív típus Meghatározott átviteli funkciót valósíthat meg használat nélküli induktorok nélkül, amelyek az ellenállásokkal és kondenzátorokkal szemben viszonylag nagy és költséges alkatrészek, és amelyek létrehozása a lényeges jó minőség és precíz érték mellett költségesebb.

Számos szakasz lépcsőzhető, ha az attribútumokat szeretnénk javítani. Összehasonlításképpen, a többlépcsős passzív blokkolók elrendezésénél figyelembe kell venni az előző fokozat minden fázisának frekvenciafüggő terhelését. Mivel az induktorokat nem használják, nagyon kompakt méretekben érhetők el.

  • A passzív típus a jelek csillapításától szenved. Különféle módok léteznek; Az egyik népszerű vezérlési vagy helyreállítási módszer az erősítés használata az Active típusú alkalmazásokon keresztül. Az aktív és passzív típusok közötti fő konfliktuspont az „erősítés”.
  • A passzívhoz képest az aktív típusok a műveleti erősítők aktív komponenseiből állnak, tranzisztorok, vagy FET-ek az áramköri kialakításukon belül, a korábbi szakaszokban leírtak szerint. Ezek a komponensek a külső áramforrásból nyernek áramot, és azt a kimenet erősítésére használják. Ez további előny a passzívhoz képest.

Ismerje meg az aktív aluláteresztő típusokat. Kattints ide!

Miért van szükség aktív szűrőre alacsony frekvenciákon?

  • Alacsonyabb frekvenciákon aktív típusra van szükség, mert segít alacsony kimeneti impedanciát elérni, miközben magas bemeneti impedanciát biztosít. Különböző frekvenciatartományokat is stabilizál, mivel több fokozat kaszkádozható vele.

Különbség az aktív és passzív típusok között

AKTÍV VS PASSZÍV 1

Ismerje meg az aktív aluláteresztő típusok alkalmazásait. Kattints ide!

Ezek több szempontból is kategorizálhatók és alkategóriákba sorolhatók. A leggyakoribb felosztások és alosztályok aktív vagy passzív típusúak; felüláteresztő típusú aluláteresztő típus, sáváteresztő típus, sávelutasító/bevágásos típus vagy minden áteresztő típus; digitális vagy analóg típusú diszkrét idejű vagy folyamatos idejű típus; lineáris vagy nemlineáris típus; végtelen impulzusválasz (IIR) vagy véges impulzusválasz (FIR) és így tovább.

Példák:

Aktív típuss és Passzív típuss arra szolgálnak, hogy bizonyos frekvenciasávokat a kívánt módon módosítsanak. Igényeik szerint különböző típusok vannak. A kategóriákat alább közöljük.

  • Aluláteresztő típusok (LPF)
  • High pass típusok (HPF)
  • Sáváteresztő típusok (BPF)
  • Sáv elutasítási/leállítási típusok (BSF)

Alkalmazások:

Manapság az elektronikus áramkörök számos céljára használják őket, és alkalmazásaik óriásiak. Ezen túlmenően az áramköri erősítést is lehet javítani különböző szűrők használatával, akár aktív, akár passzív típusokkal, különösen az aktív típusoknál. Az aktív típusok erősítőket használnak, és tudjuk, hogy ez segít növelni az erősítést. Ez a cikk két típust tárgyal, például az aluláteresztő típust, a felüláteresztő típust megfelelő diagramokkal és szimulált hullámalakkal mind az aktív, mind a passzív állapothoz a következő szakaszokban, a magasabb rendű HPF és LPF használatának fontosságával.

Az elektronikában néhány alkalmazás a következő:

  • Rádiókommunikációs rendszerben egy adott frekvenciára történő rádióhangoláshoz: Arra használják őket, hogy a rádióvevők csak a kívánt jelet „lássák” vagy „érzékeljék”, és az összes többi jelet elutasítsák, feltételezve, hogy azok eltérő jelfrekvenciájúak. Így zajmentes jelek fogadhatók. A nagyfrekvenciás sáváteresztő típusokat a központi telefonirodák csatornaválasztására használják.
  • Tápegység kialakítása: Az AC bemeneti vonalakon általában előforduló zaj vagy magas frekvenciák eltávolítására szolgálnak. Ezeket a hullámosság csökkentésére is alkalmazzák.
  • Analóg-digitális átalakítás (ADC): Ezeket az ADC bemenetek többségében használják az aliasing minimalizálására.
  • módosít digitális képek: Digitális képek módosítására is használható.
  • Adatelemzés: Ezenkívül nagyon hasznosak bizonyos gyakoriságok eltávolításában az adatelemzésben.

Frekvenciaválasz és időreakció:

Az időtartomány a jel amplitúdójának időbeli változását jelenti. Ezzel szemben a frekvenciatartományban a Frekvencia egy esemény bekövetkezésére utal egy adott időszakban.

1920px Bandform template.svg
Frekvenciaválasz különböző típusú
Kép jóváírás: SpinningSpark real life identity: SHA-1 commitment ba62ca25da3fee2f8f36c101994f571c151abee7, Sávforma sablonCC BY-SA 3.0

Mi az a sávszélesség (BW)?

A szűrők esetében a sávszélesség a felső és az alsó -3 dB pont közötti különbség.

Például, ha egy sáváteresztő szűrő -3 dB-es vágási pontokkal rendelkezik, és 200 Hz-re és 600 Hz-re van állítva, akkor a szűrő sávszélessége = (BW) = 600-200 = 400 Hz.

Mit értesz Q faktor alatt?

A Q tényezőt a rezonanciafrekvencia és a BW aránya adja meg.

Q = 2 * π * (a tárolt energia maximális mennyisége) / (ciklusonként disszipált energia)

Q TÉNYEZŐ EQ 1
Q TÉNYEZŐ EQ 2

A nagyobb Q érték azt jelenti, hogy a szűrő szelektívebb mivel a Q faktor egy olyan paraméter, amely a szelektivitást ítéli meg.

Rezonancia Frekvencia

A rezonanciafrekvenciát egyszerűen az adott rezonanciaáramkör frekvenciája adja meg. A rezonáns áramkört tartály áramkörnek vagy LC áramkörnek is nevezik. A rezonáns áramkört párhuzamosan elhelyezett induktorok, kondenzátorok és ellenállások felhasználásával tervezik.

RESONANT FREQ CKT
Párhuzamos rezonancia áramkör

 Egy rendszer oszcillációját a következő egyenlet adja meg:

RESONÁNS FREKVA EGYENLET

Ahol,

f = frekvencia Hertzben

L = induktivitás Henryben

C = kapacitás Faradban

A szűrők sorrendje

A magasabb rendű szűrők kiváló gördülési sebességet biztosítottak az áteresztősáv és a leállítósáv között. Magasabb rendű szűrőkre is szükség van a csillapítás vagy a levágások élességének eléréséhez.

Aktív típus és passzív típus Különböző típusú megrendelésekben is eltérések vannak, mint például:

  • Első rendű aluláteresztő típusok, elsőrendű felüláteresztő aktív típusok típusok, Elsőrendű Bandpass aktív típusok, Az elsőrendű sáv aktív típusok.
  • Másodrendű aluláteresztő aktív típusok, Másodrendű felüláteresztő aktív típusok, Másodrendű Bandpass aktív típusok, Másodrendű sáv aktív típusok.

A másodrendű frekvenciamenet az alábbiakban látható -

Másodrendű szűrő 2
Másodrendű frekvenciaválasz

Ideális típus és valódi típus:

Néha az egyszerűség kedvéért gyakran használjuk az aktív szűrőket közelítésre. Később ezeket módosították, és „ideális szűrőnek” nevezik. A szűrők, amelyek a valóságban az összes lehetséges tényezőt figyelembe véve működnek, valódiak.

További információ az elektronikáról kattints ide