ตัวกรองที่ใช้งานอยู่

Filtersเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่อนุญาตให้ใช้ส่วนประกอบความถี่บางอย่างและ / หรือปฏิเสธอื่น ๆ คุณอาจเจอตัวกรองในบทช่วยสอนทฤษฎีเครือข่าย พวกมันเป็นแบบพาสซีฟและเป็นวงจรไฟฟ้าหรือเครือข่ายที่ประกอบด้วยองค์ประกอบแฝงเช่นตัวต้านทานตัวเก็บประจุและ (หรือ) ตัวเหนี่ยวนำ

ในบทนี้จะกล่าวถึง active filters ในรายละเอียด.

ประเภทของตัวกรองที่ใช้งานอยู่

ตัวกรองที่ใช้งานคือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่เช่น op-amp (s) พร้อมกับองค์ประกอบแฝงเช่นตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ

ตัวกรองที่ใช้งานส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นดังต่อไปนี้ four types ตามย่านความถี่ที่อนุญาตและ / หรือปฏิเสธ -

  • ตัวกรองความถี่ต่ำที่ใช้งานอยู่
  • ตัวกรองความถี่สูงที่ใช้งานอยู่
  • ตัวกรอง Active Band Pass
  • ตัวกรอง Active Band Stop

ตัวกรองความถี่ต่ำที่ใช้งานอยู่

หากตัวกรองที่ใช้งานอยู่อนุญาต (ผ่าน) เท่านั้น low frequency ส่วนประกอบและปฏิเสธ (บล็อก) ส่วนประกอบความถี่สูงอื่น ๆ ทั้งหมดจากนั้นจะเรียกว่าเป็น active low pass filter.

circuit diagram ของตัวกรองความถี่ต่ำที่ใช้งานอยู่จะแสดงในรูปต่อไปนี้ -

เรารู้ว่าเครือข่ายไฟฟ้าซึ่งเชื่อมต่อกับเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านของ op-amp คือ a passive low pass filter. ดังนั้นอินพุตของเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านของ opamp คือเอาต์พุตของตัวกรองความถี่ต่ำแบบพาสซีฟ

สังเกตว่าวงจรด้านบนคล้ายกับ non-inverting amplifier. มีเอาต์พุตของตัวกรองความถี่ต่ำแบบพาสซีฟเป็นอินพุตไปยังเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านของ op-amp ดังนั้นจึงสร้างเอาต์พุตซึ่งเป็น $ \ left (1+ \ frac {R_f} {R_1} \ right) $ เท่าของอินพุตที่มีอยู่ที่เทอร์มินัลที่ไม่กลับด้าน

เราสามารถเลือกค่าของ $ R_ {f} $ และ $ R_ {1} $ อย่างเหมาะสมเพื่อที่จะได้รับ desired gainที่เอาต์พุต สมมติว่าถ้าเราพิจารณาค่าความต้านทานของ $ R_ {f} $ และ $ R_ {1} $ เป็นศูนย์โอห์มและอินฟินิตี้โอห์มวงจรข้างต้นจะสร้าง aunity gain เอาต์พุตตัวกรองความถี่ต่ำ

ตัวกรองความถี่สูงที่ใช้งานอยู่

หากตัวกรองที่ใช้งานอยู่อนุญาต (ผ่าน) เท่านั้น high frequency ส่วนประกอบและปฏิเสธ (บล็อก) ส่วนประกอบความถี่ต่ำอื่น ๆ ทั้งหมดจึงเรียกว่า active high pass filter.

circuit diagram ของตัวกรองความถี่สูงที่ใช้งานอยู่จะแสดงในรูปต่อไปนี้ -

เรารู้ว่าเครือข่ายไฟฟ้าซึ่งเชื่อมต่อกับเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านของ op-amp คือ a passive high pass filter. ดังนั้นอินพุตของเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านของ opamp คือเอาต์พุตของตัวกรองความถี่สูงแบบพาสซีฟ

ตอนนี้วงจรด้านบนคล้ายกับ non-inverting amplifier. มีเอาต์พุตของตัวกรองความถี่สูงแบบพาสซีฟเป็นอินพุตไปยังเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านของ op-amp ดังนั้นจึงสร้างเอาต์พุตซึ่งเป็น $ \ left (1+ \ frac {R_f} {R_1} \ right) $ เท่าของอินพุตที่มีอยู่ที่เทอร์มินัลที่ไม่กลับด้าน

เราสามารถเลือกค่าของ $ R_f $ และ $ R_1 $ อย่างเหมาะสมเพื่อให้ได้มาซึ่งไฟล์ desired gainที่เอาต์พุต สมมติว่าถ้าเราพิจารณาค่าความต้านทานของ $ R_ {f} $ และ $ R_ {1} $ เป็นศูนย์โอห์มและอินฟินิตี้โอห์มวงจรข้างต้นจะสร้าง aunity gain เอาต์พุตตัวกรองความถี่สูง

ตัวกรอง Active Band Pass

หากตัวกรองที่ใช้งานอยู่อนุญาตให้ (ส่งผ่าน) ย่านความถี่เดียวเท่านั้นจะเรียกว่าเป็น active band pass filter. โดยทั่วไปแถบความถี่นี้จะอยู่ระหว่างช่วงความถี่ต่ำและช่วงความถี่สูง ดังนั้นตัวกรองคลื่นความถี่แอคทีฟแบนด์จะปฏิเสธ (บล็อก) ทั้งส่วนประกอบความถี่ต่ำและสูง

circuit diagram ของตัวกรองคลื่นความถี่ที่ใช้งานอยู่จะแสดงในรูปต่อไปนี้

สังเกตว่ามี two parts ในแผนภาพวงจรของแอคทีฟแบนด์พาสฟิลเตอร์: ส่วนแรกคือตัวกรองความถี่สูงที่ใช้งานอยู่ในขณะที่ส่วนที่สองเป็นตัวกรองความถี่ต่ำที่ใช้งานอยู่

เอาต์พุตของตัวกรองความถี่สูงที่ใช้งานอยู่ถูกนำไปใช้เป็นอินพุตของตัวกรองความถี่ต่ำที่ใช้งานอยู่นั่นหมายความว่าทั้งตัวกรองความถี่สูงที่ใช้งานอยู่และตัวกรองความถี่ต่ำที่ใช้งานอยู่ cascaded เพื่อให้ได้เอาต์พุตในลักษณะที่มีเฉพาะย่านความถี่เฉพาะ

active high pass filterซึ่งมีอยู่ในขั้นแรกอนุญาตให้ความถี่ที่มากกว่า lower cut-off frequencyของตัวกรองคลื่นความถี่ที่ใช้งานอยู่ ดังนั้นเราต้องเลือกค่าของ $ R_ {B} $ และ $ C_ {B} $ ให้เหมาะสมเพื่อให้ได้lower cut-off frequency ของตัวกรองคลื่นความถี่ที่ใช้งานอยู่

ในทำนองเดียวกัน active low pass filterซึ่งมีอยู่ในขั้นตอนที่สองทำให้ความถี่ที่มีขนาดเล็กกว่าความถี่ตัดที่สูงกว่าของตัวกรองสัญญาณความถี่ที่ใช้งานอยู่ ดังนั้นเราต้องเลือกค่าของ $ R_ {A} $ และ $ C_ {A} $ ให้เหมาะสมเพื่อให้ได้higher cut-off frequency ของตัวกรองคลื่นความถี่ที่ใช้งานอยู่

ดังนั้นวงจรในแผนภาพที่กล่าวถึงข้างต้นจะสร้างเอาต์พุตตัวกรองสัญญาณความถี่ที่ใช้งานอยู่

ตัวกรอง Active Band Stop

หากตัวกรองที่ใช้งานอยู่ปฏิเสธ (บล็อก) ย่านความถี่หนึ่ง ๆ จะเรียกว่าเป็น active band stop filter. โดยทั่วไปแถบความถี่นี้จะอยู่ระหว่างช่วงความถี่ต่ำและช่วงความถี่สูง ดังนั้นตัวกรองหยุดแบนด์ที่ใช้งานอยู่จึงอนุญาต (ส่งผ่าน) ทั้งส่วนประกอบความถี่ต่ำและสูง

block diagram ของฟิลเตอร์หยุดแบนด์ที่ใช้งานอยู่จะแสดงในรูปต่อไปนี้ -

สังเกตว่าบล็อกไดอะแกรมของตัวกรองหยุดแบนด์ที่ใช้งานอยู่ประกอบด้วยสองช่วงตึกในขั้นตอนแรก: ตัวกรองความถี่ต่ำที่ใช้งานอยู่และตัวกรองความถี่สูงที่ใช้งานอยู่ เอาต์พุตของสองบล็อกนี้ถูกนำไปใช้เป็นอินพุตไปยังบล็อกที่มีอยู่ในขั้นตอนที่สอง ดังนั้นsumming amplifier สร้างเอาต์พุตซึ่งเป็นเวอร์ชันขยายของผลรวมของเอาต์พุตของตัวกรองความถี่ต่ำที่ใช้งานอยู่และตัวกรองความถี่สูงที่ใช้งานอยู่

ดังนั้นผลลัพธ์ของแผนภาพบล็อกด้านบนจะเป็นไฟล์ output of an active band stop เมื่อเราเลือกความถี่ตัดของตัวกรองความถี่ต่ำให้เล็กกว่าความถี่ตัดของตัวกรองความถี่สูง

circuit diagram ของฟิลเตอร์หยุดแบนด์ที่ใช้งานอยู่จะแสดงในรูปต่อไปนี้ -

เราได้เห็นแผนภาพวงจรของตัวกรองความถี่ต่ำที่ใช้งานอยู่ตัวกรองความถี่สูงที่ใช้งานอยู่และเครื่องขยายเสียงรวม สังเกตว่าเราได้รับข้างต้นcircuit diagram ของตัวกรองหยุดแบนด์ที่ใช้งานอยู่โดยแทนที่บล็อกด้วยแผนภาพวงจรตามลำดับในแผนภาพบล็อกของตัวกรองหยุดแบนด์ที่ใช้งานอยู่