Filter Aktif Karakteristik, Orde Pertama dan Kedua, Aplikasi



itu filter aktif adalah mereka yang memiliki sumber yang dikendalikan atau elemen aktif, seperti, misalnya, penguat operasional, transistor atau tabung vakum. Melalui sirkuit elektronik, filter memungkinkan untuk mematuhi pemodelan fungsi transfer yang mengubah sinyal input dan memberikan sinyal output sesuai dengan desain..

Konfigurasi filter elektronik biasanya selektif dan kriteria pemilihannya adalah frekuensi sinyal input. Karena hal di atas, tergantung pada jenis rangkaian (seri atau paralel), filter akan memungkinkan lewatnya sinyal tertentu dan memblokir lewatnya sisanya.

Dengan cara ini, sinyal keluaran akan ditandai dengan dimurnikan sesuai dengan parameter desain dari rangkaian yang merupakan filter.

Indeks

  • 1 Karakteristik
  • 2 Filter dari urutan pertama
    • 2.1 Filter low pass
    • 2.2 Filter lulus tinggi
  • 3 filter urutan kedua
  • 4 Aplikasi
  • 5 Referensi

Fitur

- Filter aktif adalah filter analog, yang berarti mereka memodifikasi sinyal analog (input) tergantung pada komponen frekuensi.

- Berkat adanya komponen aktif (penguat operasional, tabung vakum, transistor, dll.), Jenis filter ini meningkatkan bagian atau seluruh sinyal output, berkenaan dengan sinyal input.

Ini karena amplifikasi energi melalui penggunaan penguat operasional (OPAMS). Di atas memfasilitasi memperoleh resonansi dan faktor kualitas tinggi, tanpa perlu menggunakan induktor. Untuk bagiannya, faktor kualitas - juga dikenal sebagai faktor Q - adalah ukuran ketajaman dan efisiensi resonansi.

- Filter aktif dapat menggabungkan komponen aktif dan pasif. Yang terakhir adalah komponen dasar dari rangkaian: resistor, kapasitor dan induktor.

- Filter aktif memungkinkan koneksi kaskade, dikonfigurasi untuk memperkuat sinyal dan memungkinkan integrasi antara dua atau lebih sirkuit jika perlu.

- Jika rangkaian memiliki amplifier operasional, tegangan output rangkaian dibatasi oleh tegangan saturasi elemen-elemen ini.

- Bergantung pada jenis rangkaian, dan nilai nominal elemen aktif dan pasif, filter aktif dapat dirancang untuk memberikan impedansi input tinggi dan impedansi output kecil..

- Pembuatan filter aktif lebih ekonomis dibandingkan dengan jenis rakitan lain.

- Untuk beroperasi, filter aktif memerlukan catu daya, lebih disukai simetris.

Filter urutan pertama

Filter urutan pertama digunakan untuk melemahkan sinyal yang berada di atas atau di bawah tingkat penolakan, dalam kelipatan 6 desibel setiap kali frekuensinya dua kali lipat. Jenis majelis ini biasanya diwakili oleh fungsi transfer berikut:

Saat Anda menjabarkan pembilang dan penyebut ekspresi, Anda harus:

- N (jω) adalah polinomial derajat ≤ 1

- t adalah kebalikan dari frekuensi sudut filter

- Wc adalah frekuensi sudut filter, dan diberikan oleh persamaan berikut:

Dalam ungkapan ituc adalah frekuensi cutoff filter.

Frekuensi cutoff adalah batas frekuensi filter yang menyebabkan pelemahan sinyal. Bergantung pada konfigurasi filter (low pass, high pass, bandpass atau eliminasi band), efek dari desain filter disajikan, tepatnya, dari frekuensi cutoff.

Dalam kasus tertentu dari filter urutan pertama, ini hanya dapat low pass atau high pass.

Filter low pass

Jenis filter ini memungkinkan lewatnya frekuensi yang lebih rendah, dan melemahkan atau menekan frekuensi di atas frekuensi cutoff.

Fungsi transfer untuk filter low pass adalah sebagai berikut:

Amplitudo dan respons fase dari fungsi transfer ini adalah:

Filter low-pass aktif dapat memenuhi fungsi desain dengan menggunakan input dan resistor pelepasan tanah, bersama dengan amplifier operasional dan konfigurasi resistor dan kapasitor secara paralel. Di bawah ini adalah contoh dari rangkaian low pass inverter aktif:

Parameter fungsi transfer untuk sirkuit ini adalah:

Filter lulus tinggi

Di sisi lain, filter high pass memiliki efek sebaliknya, dibandingkan dengan filter low pass. Yaitu, jenis filter ini melemahkan frekuensi rendah dan memungkinkan frekuensi tinggi berlalu.

Bahkan, tergantung pada konfigurasi sirkuit, filter aktif high pass dapat memperkuat sinyal jika mereka memiliki amplifier operasional yang khusus diatur untuk tujuan itu. Fungsi transfer filter high-pass aktif dari urutan pertama adalah sebagai berikut:

Amplitudo dan respons fase sistem adalah:

Filter high pass aktif menggunakan resistor dan kapasitor secara seri pada input rangkaian, serta resistor di jalur pelepasan ke tanah, untuk memenuhi fungsi impedansi umpan balik. Di bawah ini adalah contoh dari rangkaian inverter high-pass aktif:

Parameter fungsi transfer untuk sirkuit ini adalah:

Filter pesanan kedua

Filter urutan kedua biasanya diperoleh dengan membuat koneksi filter urutan pertama secara seri, untuk mendapatkan pengaturan yang lebih kompleks yang memungkinkan penyetelan frekuensi selektif..

Ekspresi umum untuk fungsi transfer filter orde kedua adalah:

Saat Anda menjabarkan pembilang dan penyebut ekspresi, Anda harus:

- N (jω) adalah polinomial derajat ≤ 2.

- Wo adalah frekuensi sudut filter, dan diberikan oleh persamaan berikut:

Dalam persamaan ini fo adalah frekuensi karakteristik dari filter. Dalam hal terdapat rangkaian RLC (resistor, induktor, dan kapasitor secara seri), frekuensi karakteristik filter bertepatan dengan frekuensi resonansi filter..

Pada gilirannya, frekuensi resonansi adalah frekuensi di mana sistem mencapai tingkat osilasi maksimum.

- ζ adalah faktor redaman. Faktor ini menentukan kapasitas sistem untuk meredam sinyal input.

Pada gilirannya, dari faktor redaman faktor kualitas filter diperoleh melalui ekspresi berikut:

Bergantung pada desain impedansi rangkaian, filter aktif urutan kedua dapat berupa: filter low pass, filter high pass, dan filter band pass..

Aplikasi

Filter aktif digunakan dalam jaringan listrik untuk mengurangi gangguan dalam jaringan, karena koneksi beban non-linear.

Gangguan ini dapat diserap melalui kombinasi filter aktif dan pasif, dan variasi impedansi input dan konfigurasi RC di seluruh rakitan.

Dalam jaringan listrik tenaga, filter aktif digunakan untuk mengurangi harmonisa arus yang mengalir melalui jaringan antara filter aktif dan simpul pembangkit daya.

Demikian juga, filter aktif membantu menyeimbangkan arus balik yang bersirkulasi melalui netral, dan harmonisa yang terkait dengan aliran arus ini dan tegangan sistem.

Selain itu, filter aktif memenuhi fungsi yang sangat baik sehubungan dengan koreksi faktor daya dari sistem kelistrikan yang saling berhubungan.

Referensi

  1. Filter aktif (s) Universitas Eksperimental Nasional Tachira. Negara Bagian Táchira, Venezuela. Diperoleh dari: unet.edu.ve
  2. Lamich, M. (2001). Filter Aktif: Pendahuluan dan Aplikasi. Universitat Politècnica de Catalunya, Spanyol. Diperoleh dari: crit.upc.edu
  3. Miyara, F. (2004). Filter aktif. Universitas Nasional Rosario. Argentina Diperoleh dari: fceia.unr.edu.ar
  4. Gimenez, M (s.f.) Teori sirkuit II. Universitas Simón Bolívar. Negara Bagian Miranda, Venezuela. Diperoleh dari: labc.usb.ve
  5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Filter aktif Diperoleh dari: en.wikipedia.org
  6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Filter elektronik Diperoleh dari: en.wikipedia.org