Bevágásos szűrő kialakítása: 37 érdekes tény

Ebben a cikkben a bevágásos szűrő kialakításának különböző technikáit tárgyaljuk. Lássuk, mi a megbeszélés tárgya ebben a cikkben.

Vita pontok

1. Mi az a bevágásszűrő?
2. hogyan építsünk bevágásos szűrőt
3. bevágás szűrő eq || bevágásszűrő egyenlet
4. bevágás szűrő ic
5. bevágás szűrő q tényező
6. bevágás szűrő frekvenciája
7. bevágás szűrő példa
8. Bevágásos szűrő kialakítás || rlc bemetszett szűrő kialakítás || hogyan kell kialakítani egy rovátkos szűrőt
9. hangolható rovátkolt szűrő
10. hangolható bemetszett szűrő kialakítás
11. digitális bevágásos szűrő
12. digitális bevágásos szűrő kialakítás
13. dsp bevágásos szűrő
14. bevágásos szűrő kialakítása dsp-ben
15. fenyő bevágású szűrő
16. első bevágásos szűrő kialakítás
17. iir bevágásos szűrő || digitális iir bevágásos szűrő
18. iir bevágásos szűrő kialakítás
19. aktív bevágásos szűrő kialakítása || analóg bevágásos szűrő kialakítás || bevágás szűrő levezetés
20. lc bemetszett szűrő kialakítás
21. bevágás szűrő műveleti erősítővel || bevágásos szűrő áramkör műveleti erősítővel
22. 60hz-es bevágásos szűrő
23. 60 Hz-es bevágásos szűrő kialakítás
24. rf rovátkolt szűrő kialakítás
25. programozható bemetszett szűrő
26. bevágás szűrőkód
27. fm broadcast notch szűrő
28. audio bevágás szűrő
29. hangbevágásos szűrő kialakítása || audio bevágás szűrő áramkör || fm bevágásos szűrő áramkör
30. audio bevágás szűrő sematikus
31. biquad bevágású szűrő
32. 532 nm-es bevágásos szűrő
33. harmonikus rovátkás szűrő
34. bemetszett szűrő tervező eszköz
35. betaflight rovátkolt szűrő
36. bevágásszűrő átviteli függvény levezetése
37. bemetszett szűrő az EKG jelhez

Mi az a bevágásszűrő?

A A fésűs szűrő általában a Band Reject vagy Band Stop szűrő módosított formája. Ezeknek a szűrőknek az a fő célja, hogy megállítsák vagy megtiltsák egy bizonyos frekvenciatartomány megjelenését a kimenetben. Például egy keskeny sávú sávleállító szűrőt bevágásszűrőnek nevezzük.

Vegyünk egy példát. Tegyük fel, hogy egy Notch szűrőt úgy terveztek, hogy leállítsa a 100 kHz és 110 kHz közötti frekvenciát. Így minden 100 kHz-es tartomány alatti jelet átenged, és 110 kHz-nél magasabb jelet ad, de megakadályoz minden jelet a 100 kHz és 110 kHz között.

hogyan építsünk bevágásos szűrőt

A bevágásos szűrő felépítése meglehetősen egyszerű. A bevágásos szűrő felépítésének három fő lépése van. A lépések a következők – 1. Tökéletesen jegyezze fel a követelményt, 2. Értse meg és tervezze meg a rovátkás szűrő szükségességét (A rovátkos szűrő tervezését lentebb írjuk), 3. Ellenőrizze az elvárásokkal. (Ha tökéletes, akkor használja, ha nem tervezze újra a szűrőt).

bevágás szűrő eq || bevágásszűrő egyenlet

Az alábbiakban bemutatunk néhány fontos egyenletet a bemetszett szűrők közül.

• Az LPF HF-kivágása: f_L = 1 / ( 2 * R_LP *C_LP *π)
• A HPF LF határértéke: f_H = 1 / ( 2 * R_HP *C_HP *π)
• A bevágásos szűrő minőségi tényezője:  Q= fr / Sávszélesség

bevágás szűrő ic

Számos integrált áramkör létezik a piacon, amelyek bevágásszűrőt valósítanak meg. Az IC használatának számos előnye van a hagyományos áramkörökhöz képest. Az egyik legnépszerűbb normál bevágásos szűrő IC az LTC1059. Az IC PIN-diagramja alább látható.

bevágás szűrő q tényező

A bevágásszűrő q tényezője megegyezik a bevágás q-jával. Egy Notch szűrő Q vagy minőségi tényezője a következő egyenlettel adható meg: Középfrekvencia/sávszélesség. Q a szűrő szelektivitásának mérése. A mélység élességéről is képet ad.

A középső frekvencia a Notch Frequency, és ez az áteresztősáv középfrekvenciája.

bevágás szűrő frekvenciája

A bevágásszűrő frekvenciáját a stopsáv frekvenciájának nevezik. Ennek az az oka, hogy a keskeny sáv frekvenciáját a bevágásszűrő elutasítja. Ezért a frekvencia egyben a bevágásszűrő azonossága is.  

bevágás szűrő példa

Számos példa van a bevágásos szűrőkre. Számos típus is létezik. Minden típusnak vannak altémái és sok példája. Digitális rovátkos szűrők, analóg rovátkás szűrők, optikai rovátkos szűrők, FM rovátkás szűrők, hangbevágásos szűrők, spirális rovátkás szűrők, hangolható rovátkás szűrők, 50 Hz-es rovátkás szűrők és 60 Hz-es 2.4 GHz-es rovátkás szűrők. Néhány példa a specifikációkon alapul. Mint – 532 nm-es bevágásos szűrő. Ez egy optikai szűrő, amely blokkolja a hullámhosszt a névvel.

Bevágásos szűrő kialakítás || rlc bemetszett szűrő kialakítás || hogyan kell kialakítani egy rovátkos szűrőt

Tervezzünk egy rovátkolt szűrőt a semmiből. Először is hozzunk létre egy RLC típusú szűrőt (bevágást) a 45 kHz és 50 kHz közötti sáv megszüntetésére. Tegyük fel, hogy az induktivitás L = 30 mH.

Tehát a megadott adatok: f_L = 45 kHz, f_H = 50 kHz, l = 30 mH = 0.03 H

A rezonancia frekvencia a következő lesz: f_r = f_H – (BW/2)

A BW sávszélesség és BW = 50–45 = 5 kHz.

Vagy f_r = 50 * 10³ – ((5 * 10³)/2)

Vagy f_r = 50000 - 2500

Vagy f_r = 47.5 10 * XNUMX³

Tehát a rezonancia frekvencia 47.5 kHz.

Most már tudjuk, hogy a rezonanciafrekvencia a következőképpen írható fel:

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

vagy 47.5 * 10³ = 1 / (1.088 * C1/2)

vagy C = 374.41 piko-Henry

Tehát a minőségi tényező = fr / BW = 47500/5000 = 9.5

Ismét Q = wr L / R

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

Vagy R = 8.95 kiloohm

Tehát a bevágásos szűrő esetében R = 8.95 kiloohm, L = 30 mH, C = 374.41 piko-farad.

hangolható rovátkolt szűrő

A hangolható rovátkolt szűrők olyan keskeny sávú szűrők, amelyekkel manuálisan érhetjük el egy adott frekvencia magas visszautasítását, és más frekvenciajelekből viszonylag alacsonyabb csillapítást. Számos hangolható bemetszett szűrő található a piacon, mint például az EM-7843. A hangolható szűrők lehetnek más típusúak is. Ha egy rovátkás szűrő Q-tényezője hangolható, azt a szűrőt hangolható bemetszésszűrőnek is nevezhetjük.

hangolható bemetszett szűrő kialakítás

A Tuneable notch szűrő kialakítása nem ilyen egyszerű. Sok számítást és koncepciót igényel. A digitálisan hangolható rovátkos szűrő létrehozása azonban kissé egyszerű. A kialakítást úgy kell kialakítani, hogy a középfrekvencia könnyen módosítható legyen.

digitális bevágásos szűrő

A digitális hornyos szűrők a FIR Notch-szűrőre és az IIR Notch-Filterre vonatkoznak. Mind a FIR, mind az IIR megvannak a maga előnyei különböző körülmények között, és a követelményeknek megfelelően használják őket. Ezeket digitálisnak nevezik, mert digitálisan tervezték.

digitális bevágásos szűrő kialakítás

A digitális bevágásos szűrőknek kétféle tervezési technikája van. Ezek a következők: Végtelen impulzusválasz-bevágásszűrő (IIR), véges impulzusválasz-bevágásszűrő (FIR). Az alábbiakban mindkét szűrőrészletet tárgyaltuk.

dsp bevágásos szűrő

 A DSP a Digital Signal Processing rövidítése. A jelek digitális feldolgozásához használt rovátkás szűrőket DSP rovátkás szűrőknek nevezik. Ezért meglehetősen érthető, hogy csak digitális szűrőket használnak DSP rovátkás szűrőként. A FIR, IIR rovátkolt szűrők példák az ilyen típusú szűrőkre.

bevágásos szűrő kialakítása dsp-ben

A digitális bevágásos szűrőknek kétféle tervezési technikája van. Ezek – Végtelen impulzusválasz Bemetszés Szűrő (IIR), véges impulzusválasz-bevágásszűrő. Az alábbiakban mindkét szűrőrészletet tárgyaltuk.

fenyő bevágású szűrő

A FIR szűrők a Finite Impulse Response szűrő rövidítése. A FIR szűrők általában nagy stabilitással rendelkeznek, ami híressé tette őket. Ha a rendszer stabilitására nagyobb szükség van, akkor ilyen típusú szűrőket használnak.

első bevágásos szűrő kialakítás

A FIR bevágásos szűrő megtervezésének számos módja létezik, mint például – frekvencia mintavétel és számítógépes optimalizálás. Az analitikai módszerek, a félanalitikai módszerek, a másodrendű IIR szűrő prototípusok néhány további eljárás ugyanennek az elkészítésére. A Bernstein-polinomokat a FIR típusú digitális rovátkás szűrők létrehozásához is használják.

iir bevágásos szűrő || digitális iir bevágásos szűrő

Az IIR az Infinite Impulse Response rövidítése. Ez is egy digitális szűrő, mint egy FIR szűrő. Az IIR szűrők általában hatékony közelítéssel rendelkeznek a nagyon alacsony rendelési igényhez. Az ilyen típusú szűrőkre akkor van szükség, ha a fázisok linearitása nem olyan fontos.

iir bevágásos szűrő kialakítás

Az IIR rovátkolt szűrők két fő részből állnak. Eleinte egy analóg bevágásos szűrő a szükséges specifikációkkal van megtervezve, majd az analóg szűrőt inverz transzformációval digitális IIR szűrővé alakítják.

aktív bevágásos szűrő kialakítása || analóg bevágásos szűrő kialakítás || bevágás szűrő levezetés

Tervezzünk egy rovátkos szűrőt a semmiből. Először is hozzunk létre egy RLC típusú szűrőt (bevágást) az 55 kHz és 60 kHz közötti sáv megszüntetésére. Tegyük fel, hogy az induktivitás L = 30 mH.

Tehát a megadott adatok: f_L = 55 kHz, f_H = 60 kHz, l = 30 mH = 0.03 H

A rezonancia frekvencia a következő lesz: f_r = f_H – (BW/2)

A BW sávszélesség és BW = 60–55 = 5 kHz.

Vagy f_r = 60 * 10³ – ((5 * 10³)/2)

Vagy f_r = 60000 - 2500

Vagy f_r = 57.5 10 * XNUMX³

Tehát a rezonancia frekvencia 57.5 kHz.

Most már tudjuk, hogy a rezonanciafrekvencia a következőképpen írható fel:

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

vagy 57.5 * 10³ = 1/(1.088*C^{1 / 2})

vagy C = 255 .51 pico-Henry

Tehát a minőségi tényező = fr / BW = 57500/5000 = 11.5

Ismét Q = wr L / R

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

Vagy R = 7.39 kiloohm

Tehát a bevágásos szűrő esetében R = 7.39 kiloohm, L = 30 mH, C = 255.51 piko-farad.

lc bemetszett szűrő kialakítás

Amint azt a szűrő nevéből is értelmezhetjük, az LC Notch-szűrőt kizárólag induktorok és kondenzátorok felhasználásával tervezték. Az LC bevágásos szűrő tervezési módszere meglehetősen egyszerű. Először egy induktort és egy kondenzátort tartanak párhuzamosan. Ezután az induktor és a kondenzátor másik kombinációja soros összeköttetésben van. A kapcsolási rajz a következő.

A kimeneti impedancia a következő:

Az átviteli függvény a következő:

A vágási frekvenciák a következők:

bevágás szűrő műveleti erősítővel || bevágásos szűrő áramkör műveleti erősítővel

A bevágásos szűrők műveleti erősítők segítségével valósulnak meg. Eleinte mind az aluláteresztő, mind a felüláteresztő szűrőt a segítségével hozzák létre operatív erősítők. Ezután a kimeneteiket egy másik műveleti erősítővel összegzik, hogy megkapják az eredményt. A cikkben található kapcsolási rajz egy op-erősítőket használó bevágásszűrőt ábrázol.

60hz-es bevágásos szűrő

Egy 60 Hz-es rovátkolt szűrő képes a 60 Hz-es jelet visszautasítani úgy, hogy a mozgás erejét szinte érintetlenül tartja. Bevágásszűrőt használnak, mert az pontosan csillapítja a frekvenciasávot. A 60 Hz-es rovátkolt szűrőre van kereslet az USA-ban, mert a háztartások áramellátása 60 Hz-es frekvenciájú.

60 Hz-es bevágásos szűrő kialakítás

Mint tudjuk, minden bevágásos szűrőt felüláteresztő szűrővel és aluláteresztő szűrővel terveztek. További műveleti erősítőre van szükség mindkét szűrő kimenetének összeadásához. Általában a Q 6-os 60 Hz-es szűrő esetén. Az adott egyenlet meghatározhatja a bevágás gyakoriságát.

Az ALP az aluláteresztő szűrő kimenete, ha a szűrő frekvenciája megegyezik a kívánt kimeneti frekvenciával, míg az AHP az aluláteresztő szűrő kimenete. Általában véve a

értéke egy. Tehát a bevágási frekvencia a kimeneti frekvencia, ami 60 Hz.

A következő kifejezés a kimeneti frekvenciát is meghatározhatja:

Mint láthatjuk, a kimeneti frekvencia az RF-től függ. Tehát az Rf értékének megváltoztatása megváltoztatja a bevágás frekvenciáját.

rf rovátkolt szűrő kialakítás

Az RF szűrő tervezése nagyon bonyolult folyamat. Szakképzett mérnök kell hozzá, mivel az ilyen típusú szűrőknél a pontosság fontos paraméter. Az RF bevágásos szűrő tervezési folyamata az alábbiakban látható.

1. Adja meg a választ: Az ő szakaszában minden szükséges paraméterérték megadásra kerül. Olyan paramétereket kell beállítani, mint – Response, cut-off point, stb.
2. Frekvencia normalizálás: A frekvenciákat a rendszer a szabványos táblázatokhoz és diagramokhoz konvertálja.
3. A hullámosság kiszámítása: Ebben a szakaszban a bevágásszűrő fogalmát használjuk. Egy olyan RF rovátkaszűrő létrehozásához, amely csak egy frekvenciát tud visszautasítani egy bizonyos frekvenciasávból, a hullámosság értékét kiemelten fontosnak kell tekinteni. Minél magasabb a hullámossági érték tűréshatára, annál szelektívebb lesz a szűrő.
4. A csillapító görbék illesztése.
5. Elemértékek számítása.
6. Normalizált értékek skálázása.

programozható bemetszett szűrő

A manapság legnépszerűbb szűrő a programozható szűrő. A programozható szűrők könnyen karbantarthatók, könnyen kezelhetők. Ez alól a programozható bevágásszűrők sem kivételek. A Q értéket, valamint a sajátfrekvenciát az órajel frekvenciájának változtatásával tudjuk szabályozni.

bevágás szűrőkód

Az alábbiakban megadjuk a bevágásszűrő kódját a MATLAB-ban kialakított rovátkás szűrő megtervezéséhez. Ha bármelyiket a megfelelő specifikációkkal írja fel, akkor bevágásszűrőt kap.

fm broadcast notch szűrő

Szinte minden nagyobb városban nagy a valószínűsége annak, hogy az FM rádióadók rádiófrekvenciáját fogni lehet. Az FM műsorszórási szűrő 30 db csillapítást biztosít az FM jelek számára a 88 és 108 MHz közötti tartományban.

audio bevágás szűrő

A rovátkolt szűrő fontos eszköz a hangtechnikában. Általában néhány nem kívánt frekvenciakomponens összekeveredik az eredeti hangban. Az ilyen frekvenciák eltávolításához vagy megszüntetéséhez hangszűrőt használnak.

hangbevágásos szűrő kialakítása || audio bevágás szűrő áramkör || fm bevágásos szűrő áramkör

A következő áramkör egy példa az audio- és fm-bevágásos kialakításra. A tervezés megkezdése előtt gondosan figyelje meg az ellenállás és a kondenzátor értékeket. A középfrekvencia képlete is adott.

audio bevágás szűrő sematikus

Az audio bevágás szűrő meglehetősen egyszerű kialakítású. A kapcsolási rajz egyszerűen megrajzolható az aktuális állapothoz a szabványos eljárások követésével.

biquad bevágású szűrő

A biquad szűrő egy digitális szűrő. Pontosabban, ez egy IIR szűrő, amelynek két pólusa és két nullája van. A „Biquad” a „Bi-quadratic” kifejezés rövidítése. Bevágásszűrők is tervezhetők a topológia segítségével. A szűrő átviteli funkciója a következő:

532 nm-es bevágásos szűrő

Az 532 nm-es rovátkás szűrő egy sor optikai rovátkolt szűrő. A szűrő specifikációja 532 nm, vagyis az optikai bevágás képes blokkolni az 532 nanométeres hullámhosszú fénykomponenst. Ez az egyik legnépszerűbb optikai rovátkolt szűrő. Vannak más előírások is, mint például a 785 nm.

harmonikus rovátkás szűrő

A harmonikus rovátkás szűrő egy speciális típusú rovátkolt szűrő, amely számos területen alkalmazható. A szűrő a következő átviteli függvényt követi.

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

bemetszett szűrő tervező eszköz

Különféle eszközök állnak rendelkezésre a piacon a hornyos szűrő digitális tervezésére. Sokféle digitális szűrő hozható létre ilyen eszközökkel. Az lenne a legjobb, ha csak a frekvenciaértéket rendelné hozzá. Az egyik kedvenc eszközt a Texas gyártja Műszerek.

betaflight rovátkolt szűrő

A Betaflight egy repülésvezérlő szoftver, ahol több rotoros járműveket irányítanak. A folyamat részeként a szoftverben bevágásszűrőket is terveznek és hangolnak.

bevágásszűrő átviteli függvény levezetése

A következő kifejezés megadja a átviteli funkció egy bevágásos szűrőből –

Itt a wz a nulla körfrekvenciára, míg a wp a póluskörfrekvenciára utal. Végül a q a bevágásszűrő minőségi tényezőjét jelenti.

Q értéke – f_r / Sávszélesség.

Ha az ω_p = ω_z, ez egy szabványos bevágás típus.

Ha az ω_p > ω_z, ez egy magas áteresztő bevágás típus.

Ha az ω_z < ω_p, ez egy aluláteresztő bevágás típus.

bemetszett szűrő az EKG jelhez

Az EKG vagy az elektrokardiográf az orvostudomány nagyon fontos diagnosztizálási folyamata. Számos szűrőt használnak a gép által előállított kimeneti adatok megjelenítésére. Szűrők nélkül teljesen lehetetlen az értékeket leolvasni.

Háromféle szűrőt használnak az EKG-leolvasáshoz. Ezek a következők: felüláteresztő szűrő, aluláteresztő szűrő és bevágásszűrő. Az aluláteresztő szűrők kiszűrik a nagyfrekvenciás komponenseket, míg az aluláteresztő szűrők ugyanezt teszik a gyakori frekvenciakomponenseknél. A bevágásszűrők egy adott frekvenciatartományt szűrnek ki.

Különösen az AC által szolgáltatott frekvencia zavarja az EKG-leolvasást. A bevágásszűrő eltávolítja az ilyen interferenciát. Észak-Amerikában a tápfrekvencia 60 Hz, ezért 60 Hz-es bevágásszűrőt használnak. Indiában és más országokban, ahol a tápfrekvencia 50 Hz, 50 Hz-es bevágásszűrőt használnak.