A szűrő meghatározható különféle területekre hivatkozva, például kémia, optika, mérnöki tudományok, turbulencia modellezés, mérnöki munka, számítástechnika, filozófia és jelfeldolgozás. Vegyük figyelembe a jelfeldolgozó szűrőket, a szűrő olyan eszközként határozható meg, amelyet a jel felesleges részének vagy részeinek eltávolítására használnak. A jel felesleges részeinek ezt az eltávolítását szűrési folyamatnak nevezzük. Ezeket a jelfeldolgozó szűrőket különféle típusokba sorolják, mint pl elektronikus szűrők , digitális szűrők és analóg szűrők.
Analóg szűrők
Az analóg szűrőt általában az elektronikában használják, és a jelfeldolgozás alapvető építőelemének tekintik. Ezeket az analóg szűrőket használják az audiojelek elválasztására, mielőtt a hangszórókra alkalmaznák őket. Több telefonbeszélgetés szétválasztása és egyesítése egyetlen csatornán analóg szűrőkkel történhet. Egy adott rádióállomás kiválasztása a rádióvevőből az összes többi csatorna elutasításával analóg szűrőkkel történhet.
A folyamatosan változó jeleket (analóg jeleket) passzív lineáris elektronikus analóg szűrőkkel lehet működtetni, amelyek passzív elemekből, például ellenállásokból, kondenzátorokból és induktivitásokból állnak. Ezeket az analóg szűrőket gyakran használják bizonyos frekvenciakomponensek engedélyezésére azáltal, hogy másokat visszautasítanak az analóg vagy folyamatos időjelekből.
Analóg szűrők típusai
A lineáris analóg szűrők felsorolhatók hálózati szintézis szűrőként, képimpedancia szűrőként és egyszerű szűrőként. A hálózati szintézisszűrők ismét Butterworth, Chebyshev, Elliptic vagy Cauer, Bessel, Gaussian, Optimum L szűrők (Legendre) és Linkwithz-Riley szűrők. A képimpedancia-szűrőket további kategóriákba sorolják: konstans k szűrő, m származtatott szűrő, általános képszűrők, Zobel hálózat, rácsszűrő, áthidalott T késleltetési kiegyenlítő, összetett képszűrő és mm-típusú szűrő. Az RC szűrőt, az RL szűrőt, az LC szűrőt és az RLC szűrőt egyszerű szűrőknek nevezzük.
Analóg szűrő kialakítása
Az analóg szűrő kialakítása magában foglalja az analóg szűrőátviteli funkciókat, az analóg szűrők pólusait és nullait, az analóg szűrők frekvencia-válaszát, a kimeneti választ és a különböző típusú analóg szűrőket. Az analóg szűrőtervezési szűrési módszereket Butterworth, Chebyshev és Elliptic szűrőmodellek alapján osztályozzák, „n” sorrendű átviteli funkcióval.
Butterworth szűrő
Butterworth szűrő kialakítása
A Butterworth vagy maximálisan lapos nagyságrendű szűrő lapos (matematikailag a lehető legnagyobb mértékben) frekvenciaválasz van. Az analóg aluláteresztő szűrő (Butterworth) „téglafala”, amelyet a különböző szűrőrendszerek standard közelítéseként definiálhatunk, az alábbi ábrán látható (ideális frekvencia-választ is beleértve).
Butterworth szűrő ideális frekvencia válasz
Ha növeljük a Butterworth szűrő sorrendjét, akkor a Butterworth szűrő kialakításának lépcsőzetes szakaszai is megnőnek. Így, amint az a fenti ábrán látható, a szűrő és a téglafal válasza közelebb kerül. Általában a lineáris analóg szűrők különböző topológiák alkalmazásával valósulnak meg, a Butterworth szűrők pedig Cauer vagy Sallen-key topológiával valósíthatók meg.
Chebyshev Filter
A Chebysev szűrők Pafnufy Chebyshev nevét viselik, aki levezette a matematikai számításokat Cebisevev szűrők . Az idealizált szűrő és a tényleges szűrő jellemzői közötti hiba csökkenthető a Chebyshev szűrő tulajdonságával.
Chebyshev Filter
Ezeket a csebisev szűrőket további 1. és 2. típusú csebisev szűrőkhöz sorolják. A type1 szűrők alaptípusúak, az erősítés vagy az amplitúdó válasz pedig az analóg aluláteresztő szűrő (LPF - ha analóg szűrőket vesszük figyelembe) n. Sorrendű szögfrekvencia-függvénye. A type2 Chebyshev szűrő nem gyakori típus, és inverz szűrő.
A Csebisev-szűrők típusai
Egyszerű analóg szűrők
RC szűrő
RC szűrő áramkör
Az egyszerű ellenállás-kondenzátor elektromos áramkörök, amelyeket áram vagy feszültségforrás hajt, analóg szűrőként működnek. Ezeket az RC szűrő áramköröket olyan jelek szűrésére használják, amelyek blokkolják a meghatározott frekvenciákat, és lehetővé teszik más frekvenciák áthaladását. Az RC szűrő áramkör sorozatosan csatlakoztatható RC áramkör vagy párhuzamos RC áramkör a fenti ábra szerint.
LC-szűrő
LC szűrő áramkör
Az egyszerű induktor-kondenzátor elektromos áramkör LC-szűrőként működik, amelyet hangolt áramkörnek vagy rezonáns áramkörnek vagy tartály áramkörnek is neveznek. Ez az LC áramkör úgy viselkedik, mint egy elektromos rezonátor. Az LC áramköröket jelek generálására vagy meghatározott frekvenciájú jelek felvételére használják. Az LC szűrő soros LC áramkörként vagy párhuzamos LC áramkörként csatlakoztatható, a fenti ábra szerint.
RL-szűrő
RL szűrő áramkör
Az egyszerű ellenállás-induktor elektromos áramkör RL szűrő áramkörként működik, amelyet áram vagy feszültségforrás vezérel, és amely az ellenállásból és az induktivitásból áll. Az RL szűrő soros RL áramkörként vagy párhuzamos RL áramkörként csatlakoztatható, a fenti ábra szerint.
RLC-szűrő
RLC szűrő áramkör
Az egyszerű ellenállás-induktor-kondenzátor elektromos áramkör RLC szűrő áramkörként működik, az ellenállás, a kondenzátor és az induktor sorosan vagy párhuzamosan csatlakoztatható soros RLC-szűrő vagy párhuzamos RLC-szűrő kialakításához. Ez az RLC szűrő áramkör harmonikus oszcillátorként képződik az áram számára, és rezonál, mint egy LC áramkör. De itt a rezgéseket egy ellenállás bevezetésével lehet lebontani, és ezt a hatást csillapításnak nevezzük.
Szeretne részletesen tudni a praktikus analóg és digitális szűrő kialakításról? Ha érdekel a tervezés elektronikai projektek majd ossza meg nézeteit, megjegyzéseit, kérdéseit és javaslatait az alábbi megjegyzések részben.
