PENAPIS AKTIF: CIRI, URUTAN PERTAMA DAN KEDUA - TEKNOLOGI - 2026

Penapis aktif adalah yang mempunyai sumber terkawal atau elemen aktif, seperti penguat operasi, transistor atau tiub vakum. Melalui litar elektronik, saringan memungkinkan untuk melakukan pemodelan fungsi pemindahan yang mengubah isyarat input dan memberikan isyarat output sesuai dengan rancangannya.

Konfigurasi penapis elektronik biasanya selektif dan kriteria pemilihan adalah kekerapan isyarat input. Kerana perkara di atas, bergantung pada jenis litar (dalam siri atau selari) penapis akan membenarkan laluan isyarat tertentu dan akan menyekat laluan selebihnya.

Dengan cara ini, isyarat output akan ditandai dengan diperhalusi mengikut parameter reka bentuk litar yang membentuk penapis.

ciri

- Penapis aktif adalah penapis analog, yang bermaksud bahawa mereka mengubah isyarat analog (input) sebagai fungsi komponen frekuensi.

- Berkat adanya komponen aktif (penguat operasi, tiub vakum, transistor, dll.), Jenis penapis ini meningkatkan bahagian atau keseluruhan isyarat output, berkenaan dengan isyarat input.

Ini disebabkan oleh penguatan daya dengan penggunaan penguat operasi (OPAMS). Ini menjadikannya lebih mudah untuk mendapatkan resonans dan faktor kualiti yang tinggi, tanpa perlu menggunakan induktor. Sebaliknya, faktor kualiti - juga dikenali sebagai faktor Q - adalah ukuran ketajaman dan kecekapan resonans.

- Penapis aktif dapat menggabungkan komponen aktif dan pasif. Yang terakhir adalah komponen asas litar: perintang, kapasitor, dan induktor.

- Penapis aktif membenarkan sambungan lata, dikonfigurasikan untuk menguatkan isyarat dan membolehkan penyatuan antara dua atau lebih litar jika perlu.

- Sekiranya litar mempunyai penguat operasi, voltan keluaran litar dibatasi oleh voltan tepu unsur-unsur ini.

- Bergantung pada jenis litar, dan peringkat elemen aktif dan pasif, penapis aktif dapat dirancang untuk memberikan impedans input tinggi dan impedans output kecil.

- Pembuatan penapis aktif menjimatkan berbanding dengan jenis pemasangan lain.

- Untuk beroperasi, penapis aktif memerlukan bekalan kuasa, lebih baik simetri.

Penapis pesanan pertama

Penapis pesanan pertama digunakan untuk melemahkan isyarat yang berada di atas atau di bawah tahap penolakan, dalam gandaan 6 desibel setiap kali frekuensi digandakan. Jenis penyediaan ini biasanya ditunjukkan oleh fungsi pemindahan berikut:

Semasa memecah pembilang dan penyebut ungkapan, kita mempunyai:

- N (jω) adalah polinomial darjah ≤ 1

- t adalah kebalikan dari kekerapan sudut penapis

- W _c adalah frekuensi sudut penapis, dan diberikan oleh persamaan berikut:

Dalam ungkapan ini f _c adalah frekuensi pemotongan penapis.

Kekerapan pemotongan adalah frekuensi had penapis yang dilemahkan pelemahan isyarat. Bergantung pada konfigurasi penapis (low pass, high pass, band pass atau menghilangkan band), kesan reka bentuk penapis ditunjukkan dengan tepat dari frekuensi pemotongan.

Dalam kes tertentu penapis pesanan pertama, ini hanya boleh lulus rendah atau hantaran tinggi.

Penapis lulus rendah

Jenis penapis ini membolehkan frekuensi yang lebih rendah melaluinya, dan mengurangkan atau menekan frekuensi di atas frekuensi pemotongan.

Fungsi transfer untuk low-pass filter adalah seperti berikut:

Amplitud dan tindak balas fasa fungsi pemindahan ini adalah:

Penapis lorong rendah yang aktif dapat memenuhi fungsi reka bentuk menggunakan perintang input dan pembumian, bersama dengan op-amp dan konfigurasi kapasitor dan perintang yang selari. Berikut adalah contoh litar penyongsang lulus rendah aktif:

Parameter fungsi pemindahan untuk litar ini adalah:

Penapis lulus tinggi

Sebaliknya, penapis lulus tinggi mempunyai kesan sebaliknya, berbanding penapis lulus rendah. Dengan kata lain, jenis penapis ini mengurangkan frekuensi rendah dan membiarkan frekuensi tinggi berlalu.

Walaupun bergantung pada konfigurasi litar, penapis lorong tinggi aktif dapat menguatkan isyarat sekiranya mempunyai penguat operasi yang disusun khas untuk tujuan tersebut. Fungsi pemindahan penapis lorong tinggi aktif pesanan pertama adalah seperti berikut:

Amplitud dan tindak balas fasa sistem adalah:

Penapis lulus tinggi aktif menggunakan perintang dan kapasitor secara bersiri pada input litar, dan juga perintang di jalan keluar ke tanah, untuk berfungsi sebagai impedans maklum balas. Berikut adalah contoh litar penyongsang lulus tinggi aktif:

Parameter fungsi pemindahan untuk litar ini adalah:

Penapis pesanan kedua

Penapis pesanan kedua biasanya diperoleh dengan membuat sambungan penapis pesanan pertama secara bersiri, untuk mendapatkan pemasangan yang lebih kompleks yang memungkinkan untuk menala frekuensi secara selektif.

Ungkapan umum untuk fungsi pemindahan penapis pesanan kedua adalah:

Semasa memecah pembilang dan penyebut ungkapan, kita mempunyai:

- N (jω) adalah polinomial darjah ≤ 2.

- W _o adalah frekuensi sudut penapis, dan diberikan oleh persamaan berikut:

Dalam persamaan ini f _o adalah ciri frekuensi penapis. Sekiranya mempunyai litar RLC (rintangan, induktor dan kapasitor dalam siri), frekuensi ciri penapis sepadan dengan frekuensi resonan penapis.

Sebaliknya, frekuensi resonan adalah frekuensi di mana sistem mencapai tahap ayunan maksimumnya.

- ζ adalah faktor redaman. Faktor ini menentukan kemampuan sistem untuk meredam isyarat input.

Sebaliknya, dari faktor redaman, faktor kualiti penapis diperoleh melalui ungkapan berikut:

Bergantung pada reka bentuk impedansi litar, penapis aktif urutan kedua boleh menjadi: penapis lulus rendah, penapis lulus tinggi dan penapis lulus jalur.

Permohonan

Penapis aktif digunakan dalam rangkaian elektrik untuk mengurangkan gangguan dalam rangkaian, kerana sambungan beban tidak linear.

Gangguan ini dapat diserap dengan menggabungkan penapis aktif dan pasif, dan pelbagai impedansi input dan tetapan RC sepanjang pemasangan.

Dalam rangkaian elektrik kuasa, penapis aktif digunakan untuk mengurangkan harmonik arus yang beredar melalui rangkaian antara penapis aktif dan nod penjanaan kuasa elektrik.

Begitu juga, penapis aktif membantu mengimbangi arus balik yang beredar melalui neutral, dan harmonik yang berkaitan dengan arus ini dan voltan sistem.

Sebagai tambahan, penapis aktif memainkan peranan yang sangat baik dalam membetulkan faktor kuasa sistem elektrik yang saling berkaitan.

Rujukan

1. Penapis aktif (sf). Universiti Eksperimental Nasional Táchira. Negeri Táchira, Venezuela. Dipulihkan dari: unet.edu.ve
2. Lamich, M. (2001). Penapis Aktif: Pengenalan dan Aplikasi. Universitat Politècnica de Catalunya, Sepanyol. Dipulihkan dari: krit.upc.edu
3. Miyara, F. (2004). Penapis aktif. Universiti Kebangsaan Rosario. Argentina. Dipulihkan dari: fceia.unr.edu.ar
4. Gimenez, M (sf). Teori litar II. Universiti Simon Bolivar. Miranda State, Venezuela. Dipulihkan dari: labc.usb.ve
5. Wikipedia, Ensiklopedia Percuma (2017). Penapis aktif. Dipulihkan dari: es.wikipedia.org
6. Wikipedia, Ensiklopedia Percuma (2017). Penapis elektronik. Dipulihkan dari: es.wikipedia.org