Филтърът може да бъде дефиниран по отношение на различни области като химия, оптика, инженерство, моделиране на турбулентност, инженерство, изчисления, философия и обработка на сигнала. Нека разгледаме филтрите за обработка на сигнала, филтърът може да бъде дефиниран като устройство, използвано за премахване на ненужната част или части от сигнала. Това премахване на ненужни части от сигнала се нарича процес на филтриране. Тези филтри за обработка на сигнали са класифицирани в различни видове като електронни филтри , цифрови филтри и аналогови филтри.
Аналогови филтри
Аналоговият филтър обикновено се използва в електрониката и се счита за основен градивен елемент за обработка на сигнала. Тези аналогови филтри се използват за отделяне на аудио сигнали преди прилагане към високоговорителите. За разделяне и комбиниране на няколко телефонни разговора в един канал може да се направи с помощта на аналогови филтри. За да изберете определена радиостанция от радиоприемника чрез отхвърляне на всички други канали, може да се направи с помощта на аналогови филтри.
Непрекъснато променящите се сигнали (аналогови сигнали) могат да се управляват с помощта на пасивни линейни електронни аналогови филтри, които са съставени от пасивни елементи като резистори, кондензатори и индуктори. Тези аналогови филтри често се използват за разрешаване на определени честотни компоненти чрез отхвърляне на други от аналогови или непрекъснати времеви сигнали.
Видове аналогови филтри
Линейните аналогови филтри могат да бъдат изброени като филтри за мрежов синтез, филтри за импеданс на изображението и прости филтри. Филтрите за мрежов синтез отново се класифицират като филтър на Butterworth, филтър Chebyshev, филтър Elliptic или Cauer, филтър Bessel, филтър Gaussian, филтър Optimum ‘L’ (Legendre) и филтър Linkwithz-Riley. Филтрите за импеданс на изображението се класифицират по-нататък като филтър Constant k, филтър, извлечен от m, общи филтри за изображения, мрежа на Zobel, решетъчен филтър, мостов еквалайзер на T забавяне, филтър за композитно изображение и филтър тип mm’. RC филтърът, RL филтърът, LC филтърът и RLC филтърът се наричат прости филтри.
Дизайн на аналогов филтър
Дизайнът на аналоговия филтър включва функции за прехвърляне на аналогови филтри, полюси и нули на аналоговите филтри, честотна характеристика на аналоговите филтри, изходна реакция и различни видове аналогови филтри. Методите за филтриране на аналоговите филтри се класифицират като модели на филтри Butterworth, Chebyshev и Elliptic, базирани на трансферна функция с ред ‘n’.
Филтър на Батъруърт
Дизайн на филтъра на Батъруърт
The Батъруърт или филтър с максимална плоска величина има плоска (математически възможно най-много) честотна характеристика. „Тухлената стена“ на аналоговия нискочестотен филтър (Butterworth), която може да бъде дефинирана като стандартно приближение за различни поръчки на филтри, е показана на фигурата по-долу (включително идеална честотна характеристика).
Идеален честотен отговор на филтъра на Батъруърт
Ако увеличим реда на филтъра на Батъруърт, тогава каскадните етапи на дизайна на филтъра на Батъруърт също се увеличават. По този начин, както е показано на горната фигура, реакцията на филтъра и тухлената стена се сближава. Като цяло линейните аналогови филтри се реализират с помощта на различни топологии, филтърът на Butterworth може да бъде реализиран с помощта на топология на Кауер или топология на Sallen-key.
Филтър на Чебишев
Филтрите на Чебисев са кръстени на Пафнуфи Чебишев, който извежда математическите изчисления на Филтри на Чебишев . Грешката между характеристиката на идеализирания филтър и действителния филтър може да бъде намалена, като се използва свойството на филтъра на Чебишев.
Филтър на Чебишев
Тези филтри на Чебишев са допълнително класифицирани като тип1 и тип2 филтри на Чебишев. Филтрите type1 са основен тип и коефициентът на усилване или амплитуда е ъглова честотна функция от n-тия ред на аналоговия нискочестотен филтър (LPF - ако разгледаме аналоговите филтри). Филтърът Чебишев тип2 е необичаен тип и е обратен филтър.
Видове Чебишев филтър
Прости аналогови филтри
RC-Filter
RC филтърна верига
Простите електрически вериги на резистор-кондензатор, задвижвани от източник на ток или напрежение, действат като аналогови филтри. Тези RC филтърни вериги се използват за филтриране на сигнал, така че да блокират определени честоти и да позволяват преминаването на други честоти. RC филтърната верига може да бъде свързана последователно RC верига или паралелна RC верига, както е показано на горната фигура.
LC-филтър
LC филтърна верига
Простата електрическа верига на индуктор-кондензатор действа като LC филтър, който също се нарича настроена верига или резонансна верига или верига на резервоара. Тази LC верига също се държи като електрически резонатор. LC веригите се използват за генериране на сигнали или за улавяне на сигнали с определена честота. LC филтърът може да бъде свързан като последователна LC верига или паралелна LC верига, както е показано на горната фигура.
RL-филтър
RL филтърна верига
Простата електрическа верига на резистор-индуктор действа като RL филтърна верига, която се задвижва с помощта на източник на ток или напрежение и е направена от резистора и индуктора. RL филтърът може да бъде свързан като последователна RL верига или паралелна RL верига, както е показано на горната фигура.
RLC-филтър
RLC филтърна верига
Простата електрическа верига на резистор-индуктор-кондензатор действа като схема на RLC филтър, резисторът, кондензаторът и индукторът могат да бъдат свързани последователно или паралелно, за да образуват сериен RLC-филтър или паралелен RLC-филтър. Тази верига на RLC филтър се формира като хармоничен генератор за ток и резонира като LC верига. Но тук колебанията могат да се намалят чрез въвеждане на резистор и този ефект се нарича демпфиране.
Искате ли да знаете подробно за практичния дизайн на аналогов и цифров филтър? Ако се интересувате от проектиране проекти за електроника след това споделете вашите виждания, коментари, заявки и предложения в раздела за коментари по-долу.
