מסננים פעילים מאפיינים, סדר ראשון ושני, יישומים

ה מסננים פעילים הם אלה שיש להם מקורות מבוקרים או גורמים פעילים, כגון, למשל, מגברים מבצעיים, טרנזיסטורים או צינורות ואקום. באמצעות מעגל אלקטרוני, מסנן מאפשר לעמוד בדוגמא של פונקציית העברה שמשנה את אות הכניסה ונותנת אות פלט בהתאם לעיצוב.

התצורה של מסנן אלקטרוני היא בדרך כלל סלקטיבית וקריטריון הבחירה הוא תדר אות הקלט. בשל האמור לעיל, בהתאם לסוג המעגל (בסדרה או במקביל) המסנן יאפשר מעבר של אותות מסוימים לחסום את המעבר של שאר.

בדרך זו, אות המוצא יהיה מאופיין על ידי מטוהרים על פי הפרמטרים העיצוב של המעגל המהווה את המסנן.

אינדקס

• 1 מאפיינים
• מסננים מסדר ראשון
  • 2.1 מסנני מעבר נמוך
  • 2.2 מסננים עוברים גבוה
• 3 מסננים מסדר שני
• 4 יישומים
• 5 הפניות

תכונות

- מסננים אקטיביים הם מסננים אנלוגיים, כלומר הם משנים אות אנלוגי (קלט) בהתאם לרכיבי התדר.

- הודות לנוכחות של רכיבים פעילים (מגברים תפעוליים, צינורות ואקום, טרנזיסטורים וכו '), סוג זה של מסננים מגדיל קטע או את אות הפלט כולו, ביחס לאות הקלט.

זאת בשל הגברת האנרגיה באמצעות שימוש במגברים מבצעיים (OPAMS). האמור לעיל מקל על קבלת תהודה ו גורם איכותי, ללא צורך להשתמש inductors. מצבו, גורם האיכות - הידוע גם בשם גורם Q - הוא מדד לחדות ויעילות התהודה.

- מסננים פעילים יכולים לשלב רכיבים פעילים ופסיביים. אלה האחרונים הם המרכיבים הבסיסיים של המעגלים: נגדים, קבלים ומשרנים.

- מסננים אקטיביים מאפשרים חיבורי אשד, מוגדרים להגברת האותות ומאפשרים אינטגרציה בין שני מעגלים או יותר, אם יש צורך בכך.

- במקרה של המעגל יש מגברים מבצעיים, מתח המוצא של המעגל מוגבל על ידי מתח הרוויה של אלמנטים אלה.

- בהתאם לסוג המעגל, והערכים הנומינליים של האלמנטים הפעילים והפסיביים, המסנן הפעיל יכול להיות מתוכנן לספק עכבת קלט גבוהה ועכבת יציאה קטנה..

- הייצור של מסננים פעיל הוא חסכוני לעומת סוגים אחרים של מכלולים.

- כדי לפעול, מסננים פעילים דורשים אספקת חשמל, רצוי סימטרי.

מסננים מסדר ראשון

מסנני הסדר הראשון משמשים כדי להחליש את האותות כי הם מעל או מתחת לכיתה דחייה, בכפולות של 6 דציבלים בכל פעם תדירות מוכפלת. סוג זה של מכלולים מיוצג בדרך כלל על ידי פונקציית ההעברה הבאה:

כאשר אתה מנתק את המונה ואת המכנה של הביטוי, אתה צריך:

- N (jω) הוא פולינום של ≥ 1 מעלות

- t הוא ההופכי של התדר הזוויתי של המסנן

- W_c הוא תדר זוויתי של המסנן, והוא נתון על ידי המשוואה הבאה:

הביטוי אמר_c הוא תדר המסנן.

תדר החתך הוא הגבלת התדר של המסנן שאליו נגרמת הנחתה של אותות. בהתאם לתצורה של המסנן (מעבר נמוך, מעבר גבוה, bandpass או חיסול הלהקה), את ההשפעה של עיצוב מסנן מוצג, דווקא, מן תדר החתך.

במקרה מסוים של מסננים מסדר ראשון, אלה יכולים להיות רק לעבור נמוך או לעבור גבוה.

מסננים חלופיים

סוג זה של מסננים מאפשר מעבר של תדרים נמוכים יותר, ומפחית או מדכא תדרים מעל תדר החתך.

פונקציית ההעברה של מסנני המעבר הנמוכים היא כדלקמן:

תגובת האמפליטודה והפאזה של פונקציית העברה זו היא:

מסנן פעיל נמוך לעבור יכול למלא את הפונקציה עיצוב באמצעות נגדים כניעה קלט האדמה, יחד עם מגברים מבצעיים ונגד ונגד תצורות קבלים במקביל. להלן דוגמה של מהפך נמוך לעבור מעגל פעיל:

הפרמטרים של פונקציית ההעברה עבור מעגל זה הם:

מסננים לעבור גבוה

מצד שני, מסננים לעבור גבוה יש השפעה הפוכה, לעומת מסננים לעבור נמוך. כלומר, סוג זה של מסננים מקטין תדרים נמוכים ומאפשר תדרים גבוהים לעבור.

גם, בהתאם לתצורה של המעגל, מסננים גבוהים לעבור פעיל יכול להגביר את האותות אם יש להם מגברים מבצעיים מסודרים במיוחד למטרה זו. פונקציית ההעברה של מסנן פעיל גבוה של מסדר ראשון היא כדלקמן:

תגובת האמפליטודה והפאזה של המערכת היא:

מסנן פעיל גבוה לעבור משתמש נגדים וקבלים בסדרה על קלט של המעגל, כמו גם נגד בנתיב של פריקה לקרקע, כדי למלא את הפונקציה של עכבת משוב. להלן דוגמה למעגל מהפך גבוה פעיל:

הפרמטרים של פונקציית ההעברה עבור מעגל זה הם:

מסננים מסדר שני

מסננים מסדר שני מתקבלים בדרך כלל על ידי ביצוע חיבורים מסדר ראשון בסדרה, כדי לקבל הגדרה מורכבת יותר המאפשרת כוונון תדר סלקטיבי.

הביטוי הכללי עבור פונקציית ההעברה של מסנן מסדר שני הוא:

כאשר אתה מנתק את המונה ואת המכנה של הביטוי, אתה צריך:

- N (jω) הוא פולינום של ≥ 2 מעלות.

- W_o הוא תדר זוויתי של המסנן, והוא נתון על ידי המשוואה הבאה:

במשוואה זו ו_o היא התדירות האופיינית של המסנן. במקרה שיש מעגל RLC (נגד, משרן וקבל בסדרה), התדירות האופיינית של המסנן עולה בקנה אחד עם תדר התהודה של המסנן.

בתורו, תדר התהודה הוא התדר שבו המערכת מגיעה לרמה המקסימלית שלה של תנודה.

- ζ הוא גורם הדעיכה. גורם זה מגדיר את הקיבולת של המערכת על מנת להקטין את אות הכניסה.

בתורו, מן גורם דעיכת גורם סינון איכות מתקבל באמצעות הביטוי הבא:

בהתאם לעיצוב של עכבות של המעגל, המסננים הפעילים מסדר השני יכול להיות: מסננים לעבור נמוך, מסננים לעבור גבוה מסננים לעבור הלהקה..

יישומים

המסננים הפעילים משמשים ברשתות חשמליות על מנת לצמצם את ההפרעות ברשת, עקב חיבור של עומסים לא ליניאריים.

הפרעות אלה ניתן לחלחל באמצעות שילוב של מסננים פעילים פסיביים, ואת וריאציה של עכבות קלט ותצורות RC לאורך הרכבה.

ברשתות חשמליות חשמליות, מסננים פעילים משמשים להקטנת ההרמוניות של הזרם השוטף דרך הרשת בין מסנן פעיל לצומת ייצור החשמל.

כמו כן, המסננים הפעילים מסייעים לאזן את זרמי החזרה המסתובבים דרך הנייטרלי, וההרמוניות הקשורות לזרימה הנוכחית ולמתח של המערכת.

בנוסף, המסננים הפעילים ממלאים תפקיד מצוין ביחס לתיקון גורם הכוח של מערכות החשמל המחוברות.

הפניות

1. מסננים פעילים (s.f.). האוניברסיטה הניסויית הלאומית של טאצ'ירה. מדינה Táchira, ונצואלה. מקור: unet.edu.ve
2. Lamich, M. (2001). מסננים פעילים: מבוא ויישומים. אוניברסיטה Politècnica דה קטלוניה, ספרד. מקור: crit.upc.edu
3. Miyara, F. (2004). מסננים פעילים. האוניברסיטה הלאומית של רוסריו. ארגנטינה מקור: fceia.unr.edu.ar
4. גימנז, ז (ז). תורת המעגל השנייה. אוניברסיטת סימון בוליוואר. מדינת מירנדה, ונצואלה. מקור: labc.usb.ve
5. ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית (2017). מסנן פעיל מקור: en.wikipedia.org
6. ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית (2017). מסנן אלקטרוני מקור: en.wikipedia.org