Khi thời gian trôi qua và nghiên cứu về các bộ lọc đã tăng lên, các bộ lọc hoạt động là một vấn đề được thảo luận. Bộ lọc hoạt động khu vực nhóm bộ lọc điện tử sử dụng các thành phần tích cực như một bộ khuếch đại để hoạt động. Bộ khuếch đại được sử dụng trong các bộ lọc để thiết kế nhằm nâng cao khả năng dự đoán và hiệu suất. Tất cả điều này đã hoàn thành trong khi tránh xa sự cần thiết của các cuộn cảm. Thông thường, các đặc tính của bộ lọc có thể được xác định bằng cách sử dụng bộ khuếch đại. Bài báo này trình bày một nghiên cứu chi tiết và cách sử dụng các bộ lọc tích cực trong công nghệ hiện đại. Trong tương lai, các loại bộ lọc hoạt động khác nhau sẽ có dung lượng rộng hơn nhiều và sẽ biểu thị cho công nghệ tương lai hơn so với hiện tại.
Bộ lọc Hoạt động là gì?
Bộ lọc là một n / w điện trong bất kỳ lý thuyết mạch nào, được sử dụng để thay đổi pha hoặc biên độ của các đặc tính tín hiệu đối với tần số của nó. Lý tưởng nhất, điều này sẽ không bao gồm bất kỳ tần số mới nào cho i / p và nó sẽ không làm thay đổi thành phần tần số của tín hiệu đó. Bộ lọc Hoạt động sử dụng một bộ khuếch đại hoạt động cùng với các thành phần điện tử khác nhau như điện trở, tụ điện để lọc. Op-Amps được sử dụng để cho phép dễ dàng tạo nhiều loại bộ lọc hoạt động.
Bộ khuếch đại ngăn cản trở tải ảnh hưởng đến các đặc tính của bộ lọc. Dạng của đáp ứng, hệ số lưỡng tính và tần số được điều chỉnh và thường có thể được thiết lập bằng các điện trở biến đổi rẻ tiền. Trong các mạch lọc này, chúng ta có thể thay đổi một thông số mà không làm hỏng thông số kia. Kể từ khi các nguyên tắc trả lại cơ bản của chúng được dự đoán vào khoảng năm 1970, rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện với các bộ lọc này và các ứng dụng thực tế của chúng.
Các loại bộ lọc hoạt động
Các loại bộ lọc hoạt động phổ biến nhất được phân loại thành bốn loại như
- Butterworth
- Chebyshev
- Bessel
- Hình elip
Có các loại bộ lọc có sẵn , nhưng hầu hết các ứng dụng có thể được giải quyết bằng các triển khai này.
Các loại bộ lọc hoạt động
Bộ lọc Chebyshev
Bộ lọc hoạt động Chebyshev cũng được đặt tên là bộ lọc gợn sóng bằng nhau. Nó cung cấp một đường cắt sắc nét hơn một Bộ lọc Butterworth trong dải thông. Cả hai bộ lọc Chebyshev và Butterworth đều cho thấy sự dịch chuyển pha lớn gần với tần số cắt. Một nhược điểm của bộ lọc Chebyshev là bên ngoài của độ lợi cực tiểu và cực đại nằm dưới tần số cắt. Tham số có thể điều chỉnh khi thiết kế bộ lọc, độ lợi gợn sóng được biểu thị bằng dB.
Bộ lọc Chebyshev
Việc triển khai các bộ lọc này mang lại hiệu quả cao hơn nhiều, nhưng có gợn sóng trong dải tần, vì vậy nó không được sử dụng trong các hệ thống âm thanh. Mặc dù nó tốt hơn nhiều trong một số ứng dụng chỉ có một tần số trong dải tần, nhưng cần phải loại bỏ nhiều tần số khác.
Bộ lọc hoạt động Butterworth
Các Bộ lọc hoạt động Butterworth cũng được đặt tên là bộ lọc phẳng. Việc triển khai bộ lọc tích cực Butterworth đảm bảo một phản ứng phẳng trong dải vượt qua và khả năng tái tạo phong phú. Nhóm bộ lọc này ước tính phù hợp với bộ lọc hoàn hảo trong dải thông. Các đường cong đáp ứng tần số của các loại bộ lọc khác nhau được hiển thị. Bộ lọc này bao gồm biên độ phẳng về cơ bản, đáp ứng tần số lên đến tần số cắt.
Bộ lọc Butterworth
Độ thô của điểm cắt có thể được nhìn thấy trong sơ đồ. Điều nổi tiếng là cả ba bộ lọc đều đạt được góc cuộn -40db / thập kỷ ở tần số cao hơn nhiều so với mức cắt. Bộ lọc này có một đặc điểm ở đâu đó b / n Bộ lọc Chebyshev và Bessel . Nó có độ cuộn váy hợp lý & phản ứng pha hơi phi tuyến tính. Loại bộ lọc này là một bộ lọc tốt, rất dễ hiểu và tuyệt vời cho các ứng dụng xử lý âm thanh.
Bộ lọc Bessel
Bộ lọc Bessel cho đặc tính pha lý tưởng với đáp tuyến pha tuyến tính lên đến tần số gần như cắt. Mặc dù, nó bao gồm một pha phản ứng rất tuyến tính nhưng độ dốc váy khá nhẹ nhàng. Các ứng dụng của bộ lọc này liên quan đến đặc tính pha là đáng kể. Nó là một sự dịch chuyển pha nhỏ mặc dù các đặc điểm cắt của nó không thông minh lắm. Nó rất phù hợp cho các ứng dụng xung.
Bộ lọc Bessel
Bộ lọc Bessel thể hiện độ trễ lan truyền ổn định trên phổ tần số i / p. Vì vậy, việc áp dụng một sóng vuông vào đầu vào của một bộ lọc sẽ cho một sóng vuông trên o / p không vượt quá Hơn nữa, bất kỳ bộ lọc nào cũng sẽ đợi các tần số khác nhau với số lượng khác nhau. Điều này sẽ hiển nhiên là vượt quá trên dạng sóng o / p.
Bộ lọc hình elip
Bộ lọc Elip là một bộ lọc phức tạp như Chebyshev . Nó bao gồm một gợn sóng trong dải vượt qua và giảm giá nghiêm trọng với chi phí của gợn sóng trong dải dừng. Bộ lọc này có tác dụng của mọi bộ lọc trong vùng chuyển đổi, nhưng nó có cả vùng của dải dừng và dải vượt. Bộ lọc này có thể được thiết kế để thu hút sự chú ý cao của các tần số cụ thể trong dải dừng, làm giảm sự suy giảm của các tần số xa hơn trong dải dừng.
Bộ lọc hình elip
Ưu điểm của bộ lọc Hoạt động
Những ưu điểm của bộ lọc đang hoạt động bao gồm những điều sau
- Các bộ lọc này hợp lý hơn bộ lọc thụ động.
- Thiết bị được sử dụng trong các bộ lọc này nhỏ hơn các thành phần được sử dụng trong bộ lọc thụ động.
- Bộ lọc đang hoạt động không hiển thị bất kỳ mất chèn nào.
- Nó cũng cho phép sự cách ly giữa các bang để kiểm soát trở kháng i / p và o / p.
Các ứng dụng của bộ lọc Hoạt động
- Bộ lọc hoạt động được sử dụng trong hệ thống thông tin liên lạc để khử tiếng ồn , để cô lập giao tiếp tín hiệu từ các kênh khác nhau để cải thiện tín hiệu bản tin duy nhất từ tín hiệu đã được điều chế.
- Các bộ lọc này được các nhà thiết kế sử dụng trong hệ thống thiết bị đo đạc để chọn một thiết bị tần số cần thiết và loại bỏ những thiết bị không mong muốn.
- Các bộ lọc này có thể được sử dụng để giới hạn băng thông của tín hiệu tương tự trước khi thay đổi chúng thành tín hiệu kỹ thuật số.
- Bộ lọc analog được sử dụng trong hệ thống âm thanh bởi các kỹ sư để gửi các tần số khác nhau đến các loa khác nhau. Ví dụ, trong ngành công nghiệp âm nhạc, ứng dụng ghi và phát lại là cần thiết để kiểm soát các thành phần tần số.
- Bộ lọc hoạt động được sử dụng trong dụng cụ y sinh để giao diện Cảm biến tâm lý với thiết bị chẩn đoán và ghi dữ liệu.
Hiện tại, nhiều loại bộ lọc hoạt động đang ở giai đoạn đầu do công suất ngắn. Tuy nhiên, hiện nay nhiều kỹ sư đang thiết kế nó với công suất lớn. Hiệu quả về lâu dài sẽ không chỉ gây áp lực cho người tiêu dùng có tải phi tuyến sử dụng các bộ lọc này để bảo toàn mà còn cả chất lượng điện năng hiệu quả. Cấu hình của số lượng lớn các bộ lọc hoạt động sẽ có sẵn để hoàn trả công suất phản kháng, dòng điện hài, dòng điện không cân bằng và trung tính. Khách hàng có thể chọn bộ lọc hoạt động với các tính năng ưa thích trong tương lai gần khi công nghệ phát triển. Hơn nữa, bất kỳ truy vấn nào liên quan đến khái niệm này hoặc biết về cấu tạo bộ lọc Butterworth và các ứng dụng của nó, hãy đóng góp ý kiến quý báu của bạn bằng cách bình luận trong phần bình luận bên dưới. Dưới đây là một câu hỏi cho bạn, chức năng của bộ lọc là gì ?
Tín ảnh:
