Guida completa sui filtri (da leggere prima!)

Contenuti

• In questo articolo, discuteremo di alcuni concetti di base relativi al filtro e di alcune domande frequenti

• Cos'è un filtro? definizione del filtro
• Come funziona un filtro?
• Quali sono i tipi disponibili?
• Quali sono i filtri attivi? Spiega con definizione
• Cosa sono i filtri passivi? Spiega con definizione
• Quali sono i punti di conflitto tra attivo e passivo Tipi di.
• Qual è il simbolo del filtro?
• Esempi
• Quali sono le applicazioni del filtro nell'industria ottica ed elettronica?
• Qual è la curva di risposta più comune Tipi di?
• Cos'è la risposta nel tempo di un filtro?
• Qual è la risposta in frequenza di un filtro?
• Cos'è l'ordine di un filtro?
• In che modo l'output di primo ordine differisce da un filtro di secondo ordine?
• Cos'è la frequenza d'angolo, la frequenza di taglio, la frequenza di interruzione
• Cos'è la larghezza di banda (BW)?
• Cos'è la frequenza di risonanza?
• Cosa sono i filtri risonanti
• Cosa sono i filtri ideali e reali?

Cos'è un filtro?

"Un filtro è una rete selettiva di frequenza composta da quattro terminali con elementi reattivi per trasmettere una frequenza di gamma specificata."

• Viene chiamata la banda di frequenza trasmessa attraverso di essa Passa banda.
• La banda di frequenza, che ne viene attenuata, viene chiamata attenuata Stop-banda.

I filtri sono di due tipi: analogico digitale. Ora, in base ai componenti utilizzati, sono di due tipi: tipi attivi e tipi passivi.

L'immagine sotto rappresenta un diagramma di active Tipi di(uno dei tipi molto popolari e importanti).

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Caratteristiche di un filtro attivo

Come suggeriscono i titoli, questi Digitaresono realizzati utilizzando componenti attivi. Alcuni dei transistor attivi sono: transistor (BJT, FET), qualsiasi altro dispositivo elettronico in grado di amplificare un segnale o in grado di produrre potenze.

Se è necessario aumentare le caratteristiche, le varie fasi vengono unite in un modo determinato o specifico.

Come progettare un filtro passa basso attivo?

Per progettare un attivo Tipi di, possiamo usare IC741, un amplificatore operazionale, configurato con 8 pin. L'amplificatore operazionale deve essere alimentato con alimentazione CC insieme a resistori e condensatori di valori diversi.

Filtri passivi

Passivo Tipi di sono progettati utilizzando dispositivi passivi.

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Confronto tra attivo e passivo Tipi di

Un tipo attivo può avere un vantaggio, aumentando la potenza del segnale disponibile rispetto all'ingresso. Mentre uno passivo dissipa energia dal segnale. Per varie gamme di frequenze, ad esempio alle frequenze sonore e inferiori, un attivo Digitare può realizzare una specifica funzione di trasferimento senza induttori di uso, che sono componenti relativamente grandi e costosi in contrasto con resistori e condensatori, e che sono più costosi da creare con l'essenziale alta qualità e valori precisi.

Numerosi stadi possono essere collegati a cascata quando si desidera migliorare gli attributi. In confronto, il layout dei bloccanti passivi a più stadi deve prendere in considerazione il carico dipendente dalla frequenza di ogni fase dello stadio precedente. Poiché gli induttori non vengono utilizzati, possono essere raggiunti in dimensioni veramente compatte.

• Il tipo passivo soffre dell'attenuazione dei segnali. Ci sono vari modi; un metodo popolare di controllo o ripristino è quello di utilizzare l'amplificazione tramite le applicazioni di tipo Attivo. Il principale punto di conflitto tra i tipi attivi e passivi è l '"amplificazione".

• Rispetto a uno passivo, il tipo attivo è composto da componenti attivi in ​​amplificatori operazionali, transistoro FET all'interno del loro progetto di circuito, come descritto nelle sezioni precedenti. Questi componenti assorbono energia dalla fonte di alimentazione esterna, la utilizzano per l'amplificazione dell'uscita. Questo è un ulteriore vantaggio rispetto a uno passivo.

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Perché è necessario un filtro attivo alle basse frequenze?

• Un tipo attivo è necessario alle frequenze più basse perché aiuta a ottenere una bassa impedenza di uscita fornendo un'elevata impedenza di ingresso. Stabilizza anche diverse gamme di frequenza poiché più stadi possono essere collegati in cascata con esso.

Differenza tra tipi attivi e passivi

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Questi possono essere classificati e sottocategorizzati da diversi punti di vista. Le divisioni e suddivisioni più comuni sono di tipo attivo o passivo; tipo passa-alto tipo passa-basso, tipo passa-banda, tipo passa-banda / tacca o tipo passa tutto; tipo digitale o analogico a tempo discreto o tipo a tempo continuo; tipo lineare o non lineare; risposta all'impulso infinita (IIR) o risposta all'impulso finito (FIR) e così via.

Consigli d'uso:

Tipo attivos e Tipo passivosono progettati per modificare determinate bande di frequenza nel modo desiderato. Ne esistono di tipologie differenti in base alle loro esigenze. Le categorie sono riportate di seguito.

• Tipi passa basso (LPF)
• Tipi di passa alto (HPF)
• Tipi di passa banda (BPF)
• Tipi di rifiuto / arresto banda (BSF)

applicazioni:

Al giorno d'oggi sono usati in molti scopi del circuito elettronico e le sue applicazioni sono immense. Inoltre, è possibile migliorare il guadagno del circuito utilizzando diversi filtri in modi diversi, di tipo attivo o passivo, soprattutto nei tipi attivi. I tipi attivi usano amplificatori e sappiamo che aiuta ad aumentare il guadagno. Questo articolo discuterà due tipi, come il tipo passa basso, il tipo passa alto con diagrammi appropriati e forme d'onda simulate sia per la condizione attiva che per quella passiva nelle sezioni seguenti, con l'importanza di utilizzare l'ordine superiore nell'HPF e nell'LPF.

In elettronica, alcune applicazioni sono le seguenti:

• In Sistema di comunicazione radio per la sintonizzazione radio su una frequenza specifica: Sono utilizzati per consentire ai ricevitori radio di "vedere" o "rilevare" solo il segnale desiderato e rifiutare tutti gli altri segnali assumendo la loro diversa frequenza di segnale. In questo modo è possibile ricevere segnali privi di rumore. I tipi di passa banda ad alta frequenza vengono utilizzati per la selezione dei canali negli uffici telefonici centrali.
• Progettazione dell'alimentazione: Sono utilizzati per rimuovere il rumore o le alte frequenze normalmente presenti sulle linee di ingresso AC. Questi vengono applicati anche per diminuire l'ondulazione.
• Conversione analogico-digitale (ADC): Sono utilizzati nella maggior parte dell'input ADC per ridurre al minimo l'aliasing.
• modificare immagini digitali: Può essere utilizzato anche per modificare le immagini digitali.
• Analisi dei dati: Sono anche molto utili per rimuovere frequenze specifiche nell'analisi dei dati.

Risposta in frequenza e risposta nel tempo:

Il dominio del tempo si riferisce al cambiamento dell'ampiezza del segnale rispetto al tempo. Al contrario, nel dominio della frequenza, la frequenza si riferisce al verificarsi di un evento in un dato periodo.

Cos'è la larghezza di banda (BW)?

Per i filtri, la larghezza di banda è la differenza tra i punti -3dB superiore e inferiore.

Ad esempio, se un filtro passa-banda ha punti di taglio -3dB e impostato su 200Hz e 600Hz, la larghezza di banda del filtro sarà = (BW) = 600-200 = 400Hz.

Cosa intendi per fattore Q?

Il fattore Q è dato dal rapporto tra la frequenza di risonanza e il BW.

Q = 2 * π * (quantità massima di energia immagazzinata) / (energia dissipata per ciclo)

Un valore Q maggiore indica che il filtro è più selettivo poiché il fattore Q è un parametro che giudica la selettività.

Frequenza di risonanza

La frequenza di risonanza è semplicemente data dalla frequenza del circuito di risonanza dato. Un circuito risonante è anche comunemente noto come circuito del serbatoio o circuito LC. Un circuito risonante è progettato utilizzando induttori e condensatori e resistori posizionati parallelamente.

 L'oscillazione di un sistema è data dalla seguente equazione:

Dove,

f = frequenza in Hertz

L = Induttanza in Henry

C = Capacità in Farad

Ordini di filtri

I filtri di ordine superiore hanno fornito tassi di roll-off più eccellenti tra la banda passante e la banda di arresto. I filtri di ordine superiore sono necessari anche per ottenere i livelli di attenuazione o nitidezza dei cut-off richiesti.

Tipo attivo e tipo passivo hanno anche variazioni in diversi tipi di ordini, come ad esempio:

• Tipi attivi Passa basso del primo ordine, Passa alto del primo ordine attivi Tipi di, Passa banda del primo ordine attivo Tipi di, La banda del primo ordine si interrompe attiva Tipi di.
• Passa basso di secondo ordine attivo Tipi di, Passaggio alto di secondo ordine attivo Tipi di, Passa banda di secondo ordine attivo Tipi di, La banda di secondo ordine si ferma attiva Tipi di.

La risposta in frequenza di secondo ordine è mostrata di seguito:

Tipo ideale e tipo reale:

A volte, per motivi di semplificazione, spesso utilizziamo i filtri attivi per approssimare i modi. Successivamente vengono modificati e definiti "filtro ideale". I filtri, che operano in realtà considerando tutti i fattori possibili, sono quelli reali.

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Soumali Bhattacharya

Ciao, sono Soumali Bhattacharya. Ho fatto il Master in Elettronica.
Attualmente sono investito nel campo dell'elettronica e della comunicazione.
I miei articoli si concentrano sulle principali aree dell'elettronica di base in un approccio molto semplice ma informativo.
Sono uno studente brillante e cerco di mantenermi aggiornato con tutte le ultime tecnologie nel campo dei domini dell'elettronica.

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