Čo je analógový filter? - Rôzne typy analógových filtrov

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Filter je možné definovať s odkazom na rôzne oblasti, ako je chémia, optika, strojárstvo, modelovanie turbulencií, strojárstvo, výpočty, filozofia a spracovanie signálu. Zoberme do úvahy filtre na spracovanie signálu, filter môžeme definovať ako zariadenie slúžiace na odstránenie nepotrebnej časti alebo častí signálu. Toto odstránenie nepotrebných častí signálu sa nazýva proces filtrovania. Tieto filtre na spracovanie signálu sú klasifikované do rôznych typov ako napr elektronické filtre , digitálne filtre a analógové filtre.

Analógové filtre

Analógový filter sa zvyčajne používa v elektronike a považuje sa za základný stavebný kameň spracovania signálu. Tieto analógové filtre sa používajú na oddelenie zvukových signálov pred pripojením k reproduktorom. Oddeliť a skombinovať niekoľko telefónnych hovorov do jedného kanála je možné pomocou analógových filtrov. Analógové filtre umožňujú výber konkrétnej rozhlasovej stanice z rádiového prijímača odmietnutím všetkých ostatných kanálov.




Kontinuálne sa meniace signály (analógové signály) je možné prevádzkovať pomocou pasívnych lineárnych elektronických analógových filtrov, ktoré sú zložené z pasívnych prvkov, ako sú rezistory, kondenzátory a tlmivky. Tieto analógové filtre sa často používajú na povolenie určitých frekvenčných zložiek odmietnutím iných z analógových alebo spojitých časových signálov.

Typy analógových filtrov

Lineárne analógové filtre môžu byť uvedené ako filtre sieťovej syntézy, filtre impedancie obrazu a jednoduché filtre. Filtre pre sieťovú syntézu sú opäť klasifikované ako Butterworthov filter, Čebyševov filter, eliptický filter alebo Cauerov filter, Besselov filter, Gaussov filter, optimálny filter „L“ (Legendre) a Linkwithz-Rileyov filter. Filtre impedancie obrazu sa ďalej klasifikujú ako filter s konštantnou hodnotou k, m-odvodený filter, všeobecné obrazové filtre, Zobelova sieť, mriežkový filter, ekvalizér s premosteným oneskorením T, kompozitný obrazový filter a filter typu mm’. RC filter, RL filter, LC filter a RLC filter sa nazývajú jednoduché filtre.



Dizajn analógového filtra

Dizajn analógového filtra obsahuje funkcie prenosu analógového filtra, póly a nuly analógových filtrov, frekvenčnú odozvu analógových filtrov, výstupnú odozvu a rôzne typy analógových filtrov. Metódy návrhu analógového filtra sú klasifikované ako prenosové funkcie založené na modeloch Butterworth, Čebyšev a eliptický filter s objednávkou „n“.

Butterworthov filter

Dizajn filtra Butterworth

Dizajn filtra Butterworth

The Butterworth alebo filter s maximálnou plochou veľkosťou má plochú (matematicky čo najviac) frekvenčnú odozvu. „Tehlová stena“ analógového dolnopriepustného filtra (Butterworth), ktorú možno definovať ako štandardné aproximácie pre rôzne poradia filtrov, je zobrazená na nasledujúcom obrázku (vrátane ideálnej frekvenčnej odozvy).


Butterworthov filter ideálnej frekvenčnej odozvy

Butterworthov filter ideálnej frekvenčnej odozvy

Ak zvýšime poradie Butterworthovho filtra, potom sa zvýši aj kaskádové usporiadanie stupňov Butterworthovho filtra. Ako je to znázornené na obrázku vyššie, odozva filtra a tehlovej steny sa tak priblíži. Lineárne analógové filtre sa spravidla realizujú pomocou rôznych topológií, Butterworthov filter sa dá realizovať pomocou Cauerovej topológie alebo Sallenovej kľúčovej topológie.

Čebyševov filter

Čebyševove filtre sú pomenované po Pafnufy Čebyševovi, ktorý odvodil matematické výpočty Čebyševove filtre . Chyba medzi charakteristikou idealizovaného filtra a skutočným filtrom sa dá znížiť pomocou vlastnosti Čebyševovho filtra.

Čebyševov filter

Čebyševov filter

Tieto Čebyševove filtre sa ďalej klasifikujú ako Čebyševove filtre typu 1 a typu 2. Filtre typu 1 sú základným typom a zisk alebo amplitúdová odozva sú funkciou uhlovej frekvencie n-tého rádu analógového dolnopriepustného filtra (LPF - ak uvažujeme o analógových filtroch). Čebyševov filter typu 2 je neobvyklý typ a je inverzným filtrom.

Typy Čebyševovho filtra

Typy Čebyševovho filtra

Jednoduché analógové filtre

RC filter

Obvod RC filtra

Obvod RC filtra

Jednoduché elektrické obvody rezistora-kondenzátora poháňané zdrojom prúdu alebo napätia fungujú ako analógové filtre. Tieto RC filtračné obvody sa používajú na filtrovanie signálu tak, že blokujú konkrétne frekvencie a umožňujú prechod ďalších frekvencií. Obvod RC filtra je možné zapojiť do série RC obvod alebo paralelný RC obvod, ako je znázornené na obrázku vyššie.

LC-filter

Obvod LC filtra

Obvod LC filtra

Jednoduchý elektrický obvod induktora a kondenzátora funguje ako LC filter, ktorý sa tiež nazýva ladený obvod alebo rezonančný obvod alebo obvod nádrže. Tento LC obvod sa tiež chová ako elektrický rezonátor. LC obvody sa používajú na generovanie signálov alebo na zachytávanie signálov na konkrétnej frekvencii. LC filter môže byť pripojený ako sériový LC obvod alebo paralelný LC obvod ako je znázornené na obrázku vyššie.

RL-filter

Filtračný obvod RL

Filtračný obvod RL

Jednoduchý elektrický obvod odpor-tlmivka funguje ako obvod filtra RL, ktorý je poháňaný zdrojom prúdu alebo napätia a je vyrobený z odporu a tlmivky. Filtr RL je možné pripojiť ako sériový obvod RL alebo paralelný obvod RL, ako je znázornené na obrázku vyššie.

RLC filter

Filtračný obvod RLC

Filtračný obvod RLC

Jednoduchý elektrický obvod rezistor-induktor-kondenzátor funguje ako obvod filtra RLC, rezistor, kondenzátor a induktor môžu byť zapojené do série alebo paralelne za vzniku série RLC-filtra alebo paralelného RLC-filtra. Tento RLC filtračný obvod sa vytvára ako harmonický oscilátor pre prúd a rezonuje ako LC obvod. Tu sa však oscilácie môžu rozpadnúť zavedením rezistora a tento efekt sa nazýva tlmenie.

Chcete vedieť podrobne o praktickom dizajne analógových a digitálnych filtrov? Ak máte záujem o návrh projekty elektroniky potom zdieľajte svoje názory, komentáre, dotazy a návrhy v sekcii komentárov nižšie.