Активные фильтры

Filtersпредставляют собой электронные схемы, которые допускают определенные частотные компоненты и / или отклоняют некоторые другие. Возможно, вы встречали фильтры в учебнике по теории сетей. Они пассивны и представляют собой электрические цепи или сети, состоящие из пассивных элементов, таких как резистор, конденсатор и (или) индуктор.

В этой главе обсуждается active filters в деталях.

Типы активных фильтров

Активные фильтры - это электронные схемы, которые состоят из активного элемента, такого как операционный усилитель (-ы), наряду с пассивными элементами, такими как резистор (-ы) и конденсатор (-ы).

Активные фильтры в основном подразделяются на следующие four types в зависимости от диапазона частот, который они разрешают и / или отклоняют -

• Активный фильтр низких частот
• Активный фильтр высоких частот
• Активный полосовой фильтр
• Активный полосовой стоп-фильтр

Активный фильтр низких частот

Если активный фильтр разрешает (проходит) только low frequency компоненты и отклоняет (блокирует) все другие высокочастотные компоненты, тогда это называется active low pass filter.

В circuit diagram активного фильтра нижних частот показано на следующем рисунке -

Мы знаем, что электрическая сеть, подключенная к неинвертирующему выводу операционного усилителя, является passive low pass filter. Таким образом, вход неинвертирующего терминала операционного усилителя является выходом пассивного фильтра нижних частот.

Обратите внимание, что приведенная выше схема похожа на non-inverting amplifier. У него есть выход пассивного фильтра нижних частот в качестве входа на неинвертирующий вывод операционного усилителя. Следовательно, он производит вывод, который умножается на $ \ left (1+ \ frac {R_f} {R_1} \ right) $ вход, присутствующий на неинвертирующем терминале.

Мы можем выбрать значения $ R_ {f} $ и $ R_ {1} $ подходящим образом, чтобы получить desired gainна выходе. Предположим, что если мы рассматриваем значения сопротивления $ R_ {f} $ и $ R_ {1} $ как ноль Ом и бесконечность Ом, то приведенная выше схема создастunity gain выход фильтра нижних частот.

Активный фильтр высоких частот

Если активный фильтр разрешает (проходит) только high frequency компоненты и отклоняет (блокирует) все остальные низкочастотные компоненты, тогда это называется active high pass filter.

В circuit diagram активного фильтра верхних частот показано на следующем рисунке -

Мы знаем, что электрическая сеть, подключенная к неинвертирующему выводу операционного усилителя, является passive high pass filter. Таким образом, вход неинвертирующего терминала операционного усилителя является выходом пассивного фильтра верхних частот.

Теперь приведенная выше схема напоминает non-inverting amplifier. Он имеет выход пассивного фильтра верхних частот в качестве входа на неинвертирующий вывод операционного усилителя. Следовательно, он производит вывод, который умножается на $ \ left (1+ \ frac {R_f} {R_1} \ right) $ вход, присутствующий на его неинвертирующем терминале.

Мы можем выбрать значения $ R_f $ и $ R_1 $ подходящим образом, чтобы получить desired gainна выходе. Предположим, что если мы рассматриваем значения сопротивления $ R_ {f} $ и $ R_ {1} $ как ноль Ом и бесконечность Ом, то приведенная выше схема создастunity gain Выход фильтра высоких частот.

Активный полосовой фильтр

Если активный фильтр пропускает (пропускает) только одну полосу частот, то он называется active band pass filter. Как правило, эта полоса частот находится между диапазоном низких и высоких частот. Таким образом, активный полосовой фильтр отклоняет (блокирует) как низкочастотные, так и высокочастотные компоненты.

В circuit diagram активного полосового фильтра показано на следующем рисунке

Обратите внимание, что есть two parts на принципиальной схеме активного полосового фильтра: первая часть - это активный фильтр верхних частот, а вторая часть - активный фильтр нижних частот.

Выход активного фильтра верхних частот применяется как вход активного фильтра нижних частот. Это означает, что как активный фильтр верхних частот, так и активный фильтр нижних частот являются cascaded для того, чтобы получить выходной сигнал таким образом, чтобы он содержал только определенную полосу частот.

В active high pass filter, присутствующий на первом этапе, допускает частоты больше lower cut-off frequencyактивного полосового фильтра. Итак, мы должны выбрать значения $ R_ {B} $ и $ C_ {B} $ соответствующим образом, чтобы получить желаемое.lower cut-off frequency активного полосового фильтра.

Точно так же active low pass filter, который присутствует на втором этапе, позволяет использовать частоты, меньшие, чем более высокая частота среза активного полосового фильтра. Итак, мы должны выбрать значения $ R_ {A} $ и $ C_ {A} $ подходящим образом, чтобы получить желаемое.higher cut-off frequency активного полосового фильтра.

Следовательно, схема на схеме, описанной выше, будет формировать выходной сигнал активного полосового фильтра.

Активный полосовой стоп-фильтр

Если активный фильтр отклоняет (блокирует) определенную полосу частот, то это называется active band stop filter. Как правило, эта полоса частот находится между диапазоном низких и высоких частот. Таким образом, активный полосовой заградительный фильтр пропускает (пропускает) как низкочастотные, так и высокочастотные компоненты.

В block diagram активного полосового заградительного фильтра показано на следующем рисунке -

Обратите внимание, что блок-схема активного полосового заградительного фильтра состоит из двух блоков на первом этапе: активного фильтра нижних частот и активного фильтра верхних частот. Выходы этих двух блоков используются как входы для блока, который присутствует на втором этапе. Так чтоsumming amplifier производит выходной сигнал, который является усиленной версией суммы выходных сигналов активного фильтра нижних частот и активного фильтра верхних частот.

Следовательно, на выходе приведенной выше блок-схемы будет output of an active band stop , когда мы выбираем частоту среза фильтра нижних частот меньше, чем частота среза фильтра верхних частот.

В circuit diagram активного полосового заградительного фильтра показано на следующем рисунке -

Мы уже видели принципиальные схемы активного фильтра нижних частот, активного фильтра верхних частот и суммирующего усилителя. Обратите внимание, что мы получили вышеупомянутоеcircuit diagram активного полосового заградительного фильтра путем замены блоков соответствующими принципиальными схемами в блок-схеме активного полосового заградительного фильтра.