Một bộ lọc có thể được xác định với tham chiếu đến các lĩnh vực khác nhau như hóa học, quang học, kỹ thuật, mô hình nhiễu loạn, kỹ thuật, máy tính, triết học và xử lý tín hiệu. Chúng ta hãy xem xét bộ lọc xử lý tín hiệu, bộ lọc có thể được định nghĩa là một thiết bị được sử dụng để loại bỏ một phần hoặc các phần không cần thiết của tín hiệu. Việc loại bỏ các phần không cần thiết của tín hiệu được gọi là quá trình lọc. Các bộ lọc xử lý tín hiệu này được phân thành nhiều loại khác nhau như bộ lọc điện tử , bộ lọc kỹ thuật số và bộ lọc tương tự.
Bộ lọc tương tự
Bộ lọc tương tự thường được sử dụng trong điện tử và được coi như một khối xây dựng cơ bản của quá trình xử lý tín hiệu. Các bộ lọc tương tự này được sử dụng để tách tín hiệu âm thanh trước khi áp dụng cho loa. Để tách và kết hợp một số cuộc trò chuyện điện thoại vào một kênh duy nhất có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các bộ lọc analog. Để chọn một kênh radio cụ thể từ máy thu radio bằng cách từ chối tất cả các kênh khác có thể được thực hiện bằng bộ lọc analog.
Các tín hiệu thay đổi liên tục (tín hiệu tương tự) có thể được vận hành bằng cách sử dụng các bộ lọc tương tự điện tử tuyến tính thụ động bao gồm các phần tử thụ động như điện trở, tụ điện và cuộn cảm. Các bộ lọc tương tự này thường được sử dụng để cho phép các thành phần tần số cụ thể bằng cách loại bỏ các tín hiệu thời gian liên tục hoặc tương tự khác.
Các loại bộ lọc tương tự
Các bộ lọc tương tự tuyến tính có thể được liệt kê như bộ lọc tổng hợp mạng, bộ lọc trở kháng hình ảnh và bộ lọc đơn giản. Các bộ lọc tổng hợp mạng lại được phân loại thành bộ lọc Butterworth, bộ lọc Chebyshev, bộ lọc Elliptic hoặc bộ lọc Cauer, bộ lọc Bessel, bộ lọc Gaussian, bộ lọc Optimum ‘L’ (Legendre) và bộ lọc Linkwithz-Riley. Các bộ lọc trở kháng hình ảnh được phân loại thêm thành bộ lọc K không đổi, bộ lọc lấy từ m, bộ lọc hình ảnh chung, mạng Zobel, bộ lọc mạng, bộ cân bằng độ trễ T bắc cầu, bộ lọc hình ảnh tổng hợp và bộ lọc kiểu mm. Bộ lọc RC, bộ lọc RL, bộ lọc LC và bộ lọc RLC được gọi là bộ lọc đơn giản.
Thiết kế bộ lọc tương tự
Thiết kế bộ lọc tương tự bao gồm các chức năng chuyển bộ lọc tương tự, các cực và số không của bộ lọc tương tự, đáp ứng tần số của bộ lọc tương tự, đáp ứng đầu ra và các loại bộ lọc tương tự khác nhau. Các phương pháp lọc thiết kế bộ lọc tương tự được phân loại là hàm truyền dựa trên mô hình bộ lọc Butterworth, Chebyshev và Elliptic với thứ tự ‘n’.
Bộ lọc Butterworth
Thiết kế bộ lọc Butterworth
Các Butterworth hoặc bộ lọc độ lớn phẳng tối đa có đáp ứng tần số phẳng (càng nhiều càng tốt về mặt toán học). ‘Bức tường gạch’ của bộ lọc thông thấp tương tự (Butterworth), có thể được định nghĩa là giá trị xấp xỉ tiêu chuẩn cho các thứ tự bộ lọc khác nhau được hiển thị trong hình bên dưới (bao gồm cả đáp ứng tần số lý tưởng).
Bộ lọc Butterworth Đáp ứng tần số lý tưởng
Nếu chúng ta tăng thứ tự của bộ lọc Butterworth, thì các giai đoạn xếp tầng của thiết kế bộ lọc Butterworth cũng sẽ tăng lên. Do đó, như thể hiện trong hình trên, phản ứng của bộ lọc và bức tường gạch gần nhau hơn. Nói chung, các bộ lọc tương tự tuyến tính được thực hiện bằng cách sử dụng các cấu trúc liên kết khác nhau, bộ lọc Butterworth có thể được thực hiện bằng cách sử dụng cấu trúc liên kết Cauer hoặc cấu trúc liên kết khóa Sallen.
Bộ lọc Chebyshev
Các bộ lọc Chebysev được đặt tên theo Pafnufy Chebyshev, người đã đưa ra các phép tính toán học của Bộ lọc Chebyshev . Có thể giảm sai số giữa đặc tính của bộ lọc lý tưởng hóa và bộ lọc thực tế bằng cách sử dụng thuộc tính của bộ lọc Chebyshev.
Bộ lọc Chebyshev
Các bộ lọc Chebyshev này được phân loại thêm thành bộ lọc Chebyshev loại 1 và loại 2. Các bộ lọc type1 là loại cơ bản và độ lợi hoặc đáp ứng biên độ là một hàm tần số góc của bậc thứ n của bộ lọc thông thấp tương tự (LPF-nếu chúng ta xem xét các bộ lọc tương tự). Bộ lọc Chebyshev type2 là một loại không phổ biến và là một bộ lọc nghịch đảo.
Các loại bộ lọc Chebyshev
Bộ lọc Analog đơn giản
Bộ lọc RC
Mạch lọc RC
Các mạch điện trở-tụ điện đơn giản được điều khiển bởi nguồn dòng điện hoặc điện áp hoạt động như các bộ lọc tương tự. Các mạch lọc RC này được sử dụng để lọc tín hiệu sao cho chúng chặn các tần số cụ thể và cho phép các tần số khác đi qua. Mạch lọc RC có thể được kết nối thành chuỗi Mạch RC hoặc mạch RC song song như hình trên.
Bộ lọc LC
Mạch lọc LC
Mạch điện cuộn cảm-tụ điện đơn giản hoạt động như một bộ lọc LC còn được gọi là mạch điều chỉnh hoặc mạch cộng hưởng hoặc mạch bình. Mạch LC này cũng hoạt động giống như một bộ cộng hưởng điện. Các mạch LC được sử dụng để tạo tín hiệu hoặc thu tín hiệu ở một tần số cụ thể. Bộ lọc LC có thể được kết nối như mạch LC nối tiếp hoặc mạch LC song song như trong hình trên.
Bộ lọc RL
Mạch lọc RL
Mạch điện cảm ứng điện trở đơn giản hoạt động như một mạch lọc RL được điều khiển bằng cách sử dụng nguồn dòng điện hoặc điện áp và được làm bằng điện trở và cuộn cảm. Bộ lọc RL có thể được kết nối dưới dạng mạch RL nối tiếp hoặc mạch RL song song như trong hình trên.
Bộ lọc RLC
Mạch lọc RLC
Mạch điện điện trở-cuộn cảm-tụ điện đơn giản hoạt động như một mạch lọc RLC, điện trở, tụ điện và cuộn cảm có thể được mắc nối tiếp hoặc song song để tạo thành bộ lọc RLC nối tiếp hoặc bộ lọc RLC song song. Mạch lọc RLC này tạo thành dao động điều hòa cho dòng điện và cộng hưởng giống như mạch LC. Nhưng, ở đây các dao động có thể bị phân rã bằng cách đưa vào một điện trở và hiệu ứng này được gọi là tắt dần.
Bạn có muốn biết chi tiết về thiết kế bộ lọc kỹ thuật số và tương tự thực tế? Nếu bạn quan tâm đến thiết kế dự án điện tử sau đó, chia sẻ quan điểm, nhận xét, truy vấn và đề xuất của bạn trong phần nhận xét bên dưới.
