Tutorial sui diversi tipi di filtri attivi e le loro applicazioni

Tutorial sui diversi tipi di filtri attivi e le loro applicazioni

Con il passare del tempo e lo studio sui filtri è aumentato, i filtri attivi sono stati oggetto di discussione. Filtri attivi la zona gruppo di filtri elettronici che utilizza componenti attivi come un amplificatore per il suo funzionamento. Gli amplificatori vengono utilizzati nei filtri per la progettazione per migliorare la prevedibilità e le prestazioni. Tutto questo è finito tenendo lontano dalla necessità degli induttori. Di solito, le caratteristiche del filtro possono essere determinate utilizzando un amplificatore. Questo articolo presenta uno studio dettagliato e l'utilizzo dei filtri attivi nella tecnologia moderna. In futuro, i vari tipi di filtri attivi avranno una capacità molto più ampia e rappresenteranno la tecnologia futura di quanto non abbia attualmente.

Cos'è un filtro attivo?

Il filtro è un n / w elettrico in qualsiasi teoria dei circuiti, quello utilizzato per modificare la fase o l'ampiezza delle caratteristiche del segnale rispetto alla sua frequenza. Idealmente, questo non includerà alcuna nuova frequenza all'i / p né altererà la componente di frequenza di quel segnale. Un filtro attivo utilizza un amplificatore operazionale insieme a vari componenti elettronici come resistenze, condensatori per il filtraggio. Gli amplificatori operazionali vengono utilizzati per consentire facilmente di creare molti tipi di filtri attivi.




Un amplificatore impedisce all'impedenza di carico di influenzare le caratteristiche del filtro. La forma della risposta, il fattore di dualità e la frequenza sintonizzata e spesso possono essere impostati con resistori variabili poco costosi. In questi circuiti di filtraggio possiamo modificare un parametro senza danneggiare l'altro. Poiché i loro principi di ritorno di base sono stati progettati intorno al 1970, sono state condotte molte ricerche con questi filtri e le loro applicazioni realistiche.



Tipi di filtri attivi

I tipi più comuni di filtri attivi sono classificati in quattro come

  • Butterworth
  • Chebyshev
  • Bessel
  • Ellittica

Ci sono sono disponibili vari tipi di filtri , ma la maggior parte delle applicazioni può essere risolta con queste implementazioni.



Tipi di filtri attivi

Tipi di filtri attivi

Filtro Chebyshev

Il filtro attivo di Chebyshev è anche denominato filtro a ondulazione uguale. Fornisce un taglio più netto di un file Filtro Butterworth nella banda passante. Entrambi i filtri Chebyshev e Butterworth mostrano grandi sfasamenti vicini alla frequenza di taglio. Uno svantaggio del filtro Chebyshev è l'esterno dei minimi e massimi di guadagno al di sotto della frequenza di taglio. Il parametro regolabile nella progettazione del filtro, il ripple di guadagno è espresso in dB.


Filtro Chebyshev

Filtro Chebyshev



L'implementazione di questi filtri offre un roll-off molto più ripido, ma ha un ripple nella banda passante, quindi non viene utilizzato nei sistemi audio. Sebbene sia di gran lunga migliore in alcune applicazioni in cui è disponibile una sola frequenza nella banda passante, ma sono necessarie numerose altre frequenze per eliminarla.

Filtro attivo Butterworth

Il Filtro attivo Butterworth è anche denominato filtro piatto. L'implementazione del filtro attivo Butterworth garantisce una risposta piatta nella banda passante e un ampio roll-off. Questo gruppo di filtri si avvicina all'adattamento perfetto del filtro nella banda passante. Vengono visualizzate le curve di risposta in frequenza di diversi tipi di filtri. Questo filtro include un'ampiezza essenzialmente piatta, una risposta in frequenza fino alla frequenza di taglio.

Filtro Butterworth

Filtro Butterworth

La rugosità del taglio può essere vista nel diagramma. È noto che tutti e tre i filtri raggiungono un angolo di roll-off di -40db / decade a frequenze molto superiori al cutoff. Questo filtro ha una caratteristica da qualche parte b / n Filtri di Chebyshev e Bessel . Ha un sensibile roll-off della gonna e risposte di fase leggermente non lineari. Questo tipo di filtro è buono, molto facile da capire ed è eccellente per le applicazioni di elaborazione audio.

Filtro di Bessel

Il filtro di Bessel fornisce una caratteristica di fase ideale con una risposta di fase quasi lineare fino a una frequenza di taglio quasi. Tuttavia, include una risposta di fase molto lineare ma una pendenza della gonna piuttosto leggera. Le applicazioni di questo filtro riguardano dove la caratteristica di fase è significativa. È un piccolo sfasamento anche se le sue caratteristiche di taglio non sono molto intelligenti. È adatto per applicazioni a impulsi.

Filtro di Bessel

Filtro di Bessel

Il filtro di Bessel mostra un ritardo di propagazione stabile attraverso lo spettro di frequenza i / p. Quindi l'applicazione di un'onda quadra all'ingresso di un filtro darà un'onda quadra sull'o / p senza superare Inoltre, qualsiasi filtro attenderà varie frequenze di varie quantità. Ciò si evidenzierà come un eccesso sulla forma d'onda o / p.

Filtro ellittico

Il filtro ellittico è molto di più filtro complicato come il Chebyshev . Include un'ondulazione nella banda passante e un grave roll-off al costo dell'ondulazione nella banda di arresto. Questo filtro ha il roll-off di ogni filtro nella regione di conversione, ma ha entrambe le regioni di banda di arresto e banda passante. Questo filtro può essere progettato per avere un'elevata attenzione a particolari frequenze nella banda di stop, che diminuisce l'attenuazione di ulteriori frequenze nella banda di stop.

Filtro ellittico

Filtro ellittico

Vantaggi dei filtri attivi

I vantaggi di un filtro attivo includono quanto segue

  • Questi filtri sono più ragionevoli dei filtri passivi.
  • L'apparato utilizzato in questi filtri è più piccolo dei componenti utilizzati nei filtri passivi.
  • Il filtro attivo non mostra alcuna perdita di inserzione.
  • Consente inoltre l'isolamento interstadio per il controllo dell'impedenza i / pe o / p.

Applicazioni dei filtri attivi

  • I filtri attivi vengono utilizzati in sistemi di comunicazione per la soppressione del rumore , per isolare una comunicazione di segnale da vari canali per migliorare il segnale di messaggio unico da un segnale modulato.
  • Questi filtri vengono utilizzati nei sistemi di strumentazione dai progettisti per scegliere un apparato di frequenza richiesto e staccare quelli indesiderati.
  • Questi filtri possono essere utilizzati per limitare la larghezza di banda del segnale analogico prima di modificarli in segnali digitali.
  • I filtri analogici vengono utilizzati nei sistemi audio dagli ingegneri per inviare varie frequenze a vari altoparlanti. Ad esempio, nell'industria musicale, sono necessarie applicazioni di registrazione e riproduzione per controllare i componenti della frequenza.
  • I filtri attivi vengono utilizzati in strumenti biomedicali per interfacciare sensori psicologici con apparecchiature diagnostiche e registrazione dati.

Attualmente, numerosi tipi di filtri attivi sono nella fase iniziale a causa della sua ridotta capacità. Ma attualmente molti ingegneri lo stanno progettando con grandi capacità. L'efficacia a lungo termine non solo spingerà i consumatori con un carico non lineare a utilizzare questi filtri per preservare, ma anche la qualità della potenza a efficienza. Sarà disponibile la configurazione di un numero elevato di filtri attivi per rimborsare potenza reattiva, corrente armonica, corrente sbilanciata e neutra. Il cliente può scegliere il filtro attivo con le funzionalità preferite nel prossimo futuro man mano che la tecnologia avanza. Inoltre, qualsiasi domanda riguardante questo concetto o a conoscere la costruzione del filtro Butterworth e le sue applicazioni, date i vostri preziosi suggerimenti commentando nella sezione commenti qui sotto. Ecco una domanda per te, qual è la funzione di un filtro ?

Crediti fotografici: