Bộ lọc hoạt động

Filterslà các mạch điện tử cho phép các thành phần tần số nhất định và / hoặc từ chối một số thành phần khác. Bạn có thể đã gặp các bộ lọc trong hướng dẫn lý thuyết mạng. Chúng thụ động và là các mạch hoặc mạng điện bao gồm các phần tử thụ động như điện trở, tụ điện và (hoặc) một cuộn cảm.

Chương này thảo luận về active filters chi tiết.

Các loại bộ lọc hoạt động

Bộ lọc tích cực là các mạch điện tử, bao gồm phần tử tích cực như (các) op-amp cùng với các phần tử thụ động như (các) điện trở và (các) tụ điện.

Các bộ lọc đang hoạt động chủ yếu được phân loại thành các loại sau four types dựa trên dải tần số mà họ cho phép và / hoặc từ chối -

• Bộ lọc thông thấp hoạt động
• Bộ lọc thông cao hoạt động
• Bộ lọc băng thông hoạt động
• Bộ lọc Dừng Băng tần Hoạt động

Bộ lọc thông thấp hoạt động

Nếu một bộ lọc đang hoạt động chỉ cho phép (vượt qua) low frequency các thành phần và loại bỏ (khối) tất cả các thành phần tần số cao khác, khi đó nó được gọi là active low pass filter.

Các circuit diagram của một bộ lọc thông thấp đang hoạt động được hiển thị trong hình sau:

Chúng ta biết rằng mạng điện, được kết nối với đầu cuối không đảo ngược của op-amp là passive low pass filter. Vì vậy, đầu vào của thiết bị đầu cuối không đảo ngược của opamp là đầu ra của bộ lọc thông thấp thụ động.

Quan sát thấy đoạn mạch trên giống với non-inverting amplifier. Nó có đầu ra của bộ lọc thông thấp thụ động làm đầu vào cho thiết bị đầu cuối không đảo ngược của op-amp. Do đó, nó tạo ra một đầu ra, giá trị này là $ \ left (1+ \ frac {R_f} {R_1} \ right) $ nhân với đầu vào hiện tại ở đầu cuối không đảo.

Chúng ta có thể chọn các giá trị $ R_ {f} $ và $ R_ {1} $ một cách thích hợp để có được desired gainở đầu ra. Giả sử, nếu chúng ta coi các giá trị điện trở của $ R_ {f} $ và $ R_ {1} $ là 0 ohms và vô cực ohms, thì mạch trên sẽ tạo raunity gain đầu ra bộ lọc thông thấp.

Bộ lọc thông cao hoạt động

Nếu một bộ lọc đang hoạt động chỉ cho phép (vượt qua) high frequency các thành phần và loại bỏ (khối) tất cả các thành phần tần số thấp khác, khi đó nó được gọi là active high pass filter.

Các circuit diagram của một bộ lọc thông cao đang hoạt động được hiển thị trong hình sau:

Chúng ta biết rằng mạng điện, được kết nối với đầu cuối không đảo ngược của op-amp là passive high pass filter. Vì vậy, đầu vào của một thiết bị đầu cuối không đảo ngược của opamp là đầu ra của bộ lọc thông cao thụ động.

Bây giờ, mạch trên giống như một non-inverting amplifier. Nó có đầu ra của bộ lọc thông cao thụ động làm đầu vào cho thiết bị đầu cuối không đảo ngược của op-amp. Do đó, nó tạo ra một đầu ra, giá trị này là $ \ left (1+ \ frac {R_f} {R_1} \ right) $ nhân với đầu vào hiện tại tại đầu cuối không đảo ngược của nó.

Chúng tôi có thể chọn các giá trị $ R_f $ và $ R_1 $ một cách thích hợp để có được desired gainở đầu ra. Giả sử, nếu chúng ta coi các giá trị điện trở của $ R_ {f} $ và $ R_ {1} $ là 0 ohms và vô cực ohms, thì mạch trên sẽ tạo raunity gain đầu ra bộ lọc thông cao.

Bộ lọc băng thông hoạt động

Nếu một bộ lọc hoạt động chỉ cho phép (đi qua) một dải tần số, thì nó được gọi là active band pass filter. Nói chung, dải tần này nằm giữa dải tần thấp và dải tần cao. Vì vậy, bộ lọc thông dải tích cực loại bỏ (khối) cả các thành phần tần số thấp và cao.

Các circuit diagram của một bộ lọc thông dải hoạt động được hiển thị trong hình sau

Quan sát rằng có two parts trong sơ đồ mạch của bộ lọc thông dải tích cực: Phần đầu tiên là bộ lọc thông cao tích cực, trong khi phần thứ hai là bộ lọc thông thấp tích cực.

Đầu ra của bộ lọc thông cao đang hoạt động được áp dụng làm đầu vào của bộ lọc thông thấp đang hoạt động. Điều đó có nghĩa là cả bộ lọc thông cao đang hoạt động và bộ lọc thông thấp đang hoạt động đều cascaded để có được đầu ra theo cách mà nó chỉ chứa một dải tần số cụ thể.

Các active high pass filter, có mặt ở giai đoạn đầu tiên cho phép các tần số lớn hơn lower cut-off frequencycủa bộ lọc thông dải hoạt động. Vì vậy, chúng ta phải chọn các giá trị $ R_ {B} $ và $ C_ {B} $ một cách phù hợp để có được giá trị mong muốnlower cut-off frequency của bộ lọc thông dải hoạt động.

Tương tự, active low pass filter, có mặt ở giai đoạn thứ hai cho phép các tần số nhỏ hơn tần số cắt cao hơn của bộ lọc thông dải tích cực. Vì vậy, chúng tôi phải chọn các giá trị $ R_ {A} $ và $ C_ {A} $ một cách thích hợp để có được giá trị mong muốnhigher cut-off frequency của bộ lọc thông dải hoạt động.

Do đó, mạch trong sơ đồ được thảo luận ở trên sẽ tạo ra đầu ra bộ lọc thông dải hoạt động.

Bộ lọc Dừng Băng tần Hoạt động

Nếu một bộ lọc hoạt động từ chối (chặn) một dải tần số cụ thể, thì nó được gọi là active band stop filter. Nói chung, dải tần này nằm giữa dải tần thấp và dải tần cao. Vì vậy, bộ lọc dừng băng tần hoạt động cho phép (vượt qua) cả thành phần tần số thấp và cao.

Các block diagram của một bộ lọc dừng dải hoạt động được hiển thị trong hình sau:

Quan sát rằng sơ đồ khối của bộ lọc dừng dải hoạt động bao gồm hai khối trong giai đoạn đầu của nó: bộ lọc thông thấp hoạt động và bộ lọc thông cao hoạt động. Các đầu ra của hai khối này được áp dụng làm đầu vào cho khối hiện diện trong giai đoạn thứ hai. Nênsumming amplifier tạo ra một đầu ra, là phiên bản khuếch đại của tổng các đầu ra của bộ lọc thông thấp đang hoạt động và bộ lọc thông cao đang hoạt động.

Do đó, đầu ra của sơ đồ khối trên sẽ là output of an active band stop , khi chúng ta chọn tần số cắt của bộ lọc thông thấp nhỏ hơn tần số cắt của bộ lọc thông cao.

Các circuit diagram của một bộ lọc dừng dải hoạt động được hiển thị trong hình sau:

Chúng ta đã thấy các sơ đồ mạch của bộ lọc thông thấp hoạt động, bộ lọc thông cao hoạt động và bộ khuếch đại tổng. Quan sát rằng chúng tôi nhận được ở trêncircuit diagram của bộ lọc dừng dải tích cực bằng cách thay thế các khối bằng các sơ đồ mạch tương ứng trong sơ đồ khối của bộ lọc dừng dải hoạt động.