Aktive Filter
Filterssind elektronische Schaltungen, die bestimmte Frequenzkomponenten zulassen und / oder andere ablehnen. Möglicherweise sind Sie im Tutorial zur Netzwerktheorie auf Filter gestoßen. Sie sind passiv und sind die elektrischen Schaltkreise oder Netzwerke, die aus passiven Elementen wie Widerstand, Kondensator und (oder) einer Induktivität bestehen.
Dieses Kapitel behandelt über active filters im Detail.
Arten von aktiven Filtern
Aktive Filter sind die elektronischen Schaltkreise, die aus aktiven Elementen wie Operationsverstärkern sowie passiven Elementen wie Widerständen und Kondensatoren bestehen.
Aktive Filter werden hauptsächlich in die folgenden Kategorien eingeteilt four types basierend auf dem Frequenzband, das sie zulassen und / oder ablehnen -
- Aktiver Tiefpassfilter
- Aktiver Hochpassfilter
- Aktiver Bandpassfilter
- Aktiver Bandstoppfilter
Aktiver Tiefpassfilter
Wenn ein aktiver Filter nur zulässt (durchläuft) low frequency Komponenten und lehnt alle anderen Hochfrequenzkomponenten ab (blockiert), dann wird es als bezeichnet active low pass filter.
Das circuit diagram eines aktiven Tiefpassfilters ist in der folgenden Abbildung dargestellt -
Wir wissen, dass das Stromnetz, das an den nicht invertierenden Anschluss eines Operationsverstärkers angeschlossen ist, a ist passive low pass filter. Der Eingang eines nicht invertierenden Anschlusses eines Operationsverstärkers ist also der Ausgang eines passiven Tiefpassfilters.
Beachten Sie, dass die obige Schaltung a ähnelt non-inverting amplifier. Es hat den Ausgang eines passiven Tiefpassfilters als Eingang zum nicht invertierenden Anschluss des Operationsverstärkers. Daher wird eine Ausgabe erzeugt, die $ \ left (1+ \ frac {R_f} {R_1} \ right) $ mal der am nicht invertierenden Terminal vorhandenen Eingabe ist.
Wir können die Werte von $ R_ {f} $ und $ R_ {1} $ passend wählen, um die zu erhalten desired gainam Ausgang. Angenommen, wenn wir die Widerstandswerte von $ R_ {f} $ und $ R_ {1} $ als Null Ohm und unendlich Ohm betrachten, dann erzeugt die obige Schaltung aunity gain Tiefpassfilterausgang.
Aktiver Hochpassfilter
Wenn ein aktiver Filter nur zulässt (durchläuft) high frequency Komponenten und lehnt alle anderen Niederfrequenzkomponenten ab (blockiert), dann heißt es ein active high pass filter.
Das circuit diagram eines aktiven Hochpassfilters ist in der folgenden Abbildung dargestellt -
Wir wissen, dass das Stromnetz, das an den nicht invertierenden Anschluss eines Operationsverstärkers angeschlossen ist, a ist passive high pass filter. Der Eingang eines nicht invertierenden Anschlusses von opamp ist also der Ausgang eines passiven Hochpassfilters.
Die obige Schaltung ähnelt nun a non-inverting amplifier. Es hat den Ausgang eines passiven Hochpassfilters als Eingang zum nicht invertierenden Anschluss des Operationsverstärkers. Daher wird eine Ausgabe erzeugt, die $ \ left (1+ \ frac {R_f} {R_1} \ right) $ mal der an seinem nicht invertierenden Terminal vorhandenen Eingabe ist.
Wir können die Werte von $ R_f $ und $ R_1 $ passend wählen, um die zu erhalten desired gainam Ausgang. Angenommen, wenn wir die Widerstandswerte von $ R_ {f} $ und $ R_ {1} $ als Null Ohm und unendlich Ohm betrachten, dann erzeugt die obige Schaltung aunity gain Hochpassfilterausgang.
Aktiver Bandpassfilter
Wenn ein aktiver Filter nur ein Frequenzband zulässt (durchlässt), wird er als bezeichnet active band pass filter. Im Allgemeinen liegt dieses Frequenzband zwischen dem Niederfrequenzbereich und dem Hochfrequenzbereich. Das aktive Bandpassfilter weist also sowohl Nieder- als auch Hochfrequenzkomponenten zurück (blockiert sie).
Das circuit diagram eines aktiven Bandpassfilters ist in der folgenden Abbildung dargestellt
Beachten Sie, dass es gibt two parts im Schaltplan des aktiven Bandpassfilters: Der erste Teil ist ein aktives Hochpassfilter, während der zweite Teil ein aktives Tiefpassfilter ist.
Der Ausgang des aktiven Hochpassfilters wird als Eingang des aktiven Tiefpassfilters angelegt. Dies bedeutet, dass sowohl das aktive Hochpassfilter als auch das aktive Tiefpassfilter vorhanden sind cascaded um die Ausgabe so zu erhalten, dass sie nur ein bestimmtes Frequenzband enthält.
Das active high pass filter, die in der ersten Stufe vorhanden ist, ermöglicht die Frequenzen, die größer als die sind lower cut-off frequencydes aktiven Bandpassfilters. Wir müssen also die Werte von $ R_ {B} $ und $ C_ {B} $ geeignet auswählen, um den gewünschten Wert zu erhaltenlower cut-off frequency des aktiven Bandpassfilters.
Ebenso die active low pass filter, die in der zweiten Stufe vorhanden ist, ermöglicht die Frequenzen, die kleiner als die höhere Grenzfrequenz des aktiven Bandpassfilters sind. Wir müssen also die Werte von $ R_ {A} $ und $ C_ {A} $ geeignet auswählen, um den gewünschten Wert zu erhaltenhigher cut-off frequency des aktiven Bandpassfilters.
Daher erzeugt die Schaltung in dem oben diskutierten Diagramm einen aktiven Bandpassfilterausgang.
Aktiver Bandstoppfilter
Wenn ein aktiver Filter ein bestimmtes Frequenzband ablehnt (blockiert), wird er als bezeichnet active band stop filter. Im Allgemeinen liegt dieses Frequenzband zwischen dem Niederfrequenzbereich und dem Hochfrequenzbereich. Das aktive Bandstoppfilter ermöglicht (durchläuft) sowohl Nieder- als auch Hochfrequenzkomponenten.
Das block diagram eines aktiven Bandsperrfilters ist in der folgenden Abbildung dargestellt -
Beachten Sie, dass das Blockdiagramm eines aktiven Bandstoppfilters in seiner ersten Stufe aus zwei Blöcken besteht: einem aktiven Tiefpassfilter und einem aktiven Hochpassfilter. Die Ausgänge dieser beiden Blöcke werden als Eingänge an den Block angelegt, der in der zweiten Stufe vorhanden ist. Also, diesumming amplifier erzeugt einen Ausgang, der die verstärkte Version der Summe der Ausgänge des aktiven Tiefpassfilters und des aktiven Hochpassfilters ist.
Daher ist die Ausgabe des obigen Blockdiagramms die output of an active band stop , wenn wir die Grenzfrequenz eines Tiefpassfilters so wählen, dass sie kleiner ist als die Grenzfrequenz eines Hochpassfilters.
Das circuit diagram eines aktiven Bandsperrfilters ist in der folgenden Abbildung dargestellt -
Wir haben bereits die Schaltpläne eines aktiven Tiefpassfilters, eines aktiven Hochpassfilters und eines Summierverstärkers gesehen. Beachten Sie, dass wir die oben genannten habencircuit diagram des aktiven Bandsperrfilters durch Ersetzen der Blöcke durch die jeweiligen Schaltpläne im Blockdiagramm eines aktiven Bandsperrfilters.