Aktywny filtr dolnoprzepustowy: 13 faktów Większość początkujących nie wie!

• Definicja aktywnego LPF
• Co robi aktywny LPF?
• Składniki aktywnego LPF
• Pasmo przenoszenia
• Projekt aktywny LPF
• Skalowanie częstotliwości
• Funkcja transferu
• Co to jest LPF drugiego rzędu
• Funkcja przenoszenia aktywnego LPF drugiego rzędu
• Zaprojektuj aktywny LPF drugiego rzędu
• Porównanie aktywnego filtru dolnoprzepustowego i pasywnego filtru dolnoprzepustowego
• Dlaczego używamy aktywnego LPF
• Zalety aktywnego LPF
• Najczęściej zadawane pytania

Co to jest aktywny filtr dolnoprzepustowy?

Po pierwsze, omówmy, jakie to proste Filtr dolnoprzepustowy jest

"Filtr dolnoprzepustowy to rodzaj filtra, który przepuszcza głównie sygnały o częstotliwości niższej niż określona częstotliwość odcięcia i tłumi wszystkie częstotliwości wyższe niż zakres odcięcia ".

Teraz plik Aktywny dolnoprzepustowy Filtr jest wykonany z aktywne składniki jak wzmacniacz operacyjny, rezystory, a także przenosi sygnały o niższej częstotliwości z mniejszą ilością odporność i ma stałe wzmocnienie wyjściowe od zera do częstotliwości granicznej.

Składniki filtra dolnoprzepustowego aktywnego: 

Filtry aktywne składają się z aktywnych elementów, jak sama nazwa wskazuje, takich jak wzmacniacz operacyjny, tranzystory lub FET w obwodzie.

Filtr aktywny zazwyczaj składa się ze wzmacniaczy, kondensatorów i rezystancji.

Więc ogólnie, Filtr dolnoprzepustowy aktywny to jakikolwiek filtr używający Wzmacniacz operacyjny poprawić wydajność i przewidywalność przy tak niskim koszcie.

Jak działa aktywny filtr dolnoprzepustowy?

Na powyższym rysunku jest to powszechnie używany filtr aktywny dolnoprzepustowy.

Pasmo przenoszenia filtra dolnoprzepustowego:

Konstrukcja aktywnego filtra dolnoprzepustowego:

Opór R =

              F_c = częstotliwość graniczna

              Ω_c = częstotliwość graniczna

              C = pojemność

Częstotliwość odcięcia można zmieniać, mnożąc ją przez RC lub C.

Funkcja transferu aktywnego filtra dolnoprzepustowego pierwszego rzędu:

Równanie różniczkowe dla filtra -

Aktywny LPF drugiego rzędu:

Co to jest LPF drugiego rzędu?

Aby zbudować filtr drugiego rzędu, zwykle używamy wzmacniacza operacyjnego, dlatego filtr drugiego rzędu można również nazwać filtrem VCVS; gdzie VCVS odnosi się do wzmacniacza „Źródło napięcia sterującego”. Projektujemy filtr drugiego rzędu wraz z aktywnym filtrem RC pierwszego rzędu.

Ponieważ jest to filtr dolnoprzepustowy, przepuszcza tylko sygnały o niższej częstotliwości i tłumi wszystkie wyższe częstotliwości powyżej określonego zakresu częstotliwości.

Filtr dolnoprzepustowy drugiego rzędu dokładniej tłumi sygnały o wyższej częstotliwości. Wzmocnienie zmniejsza się w tempie 12 dB na oktawę. Inaczej mówiąc, 40 dB / dekadę.

W filtrze drugiego rzędu

Gdy wartości rezystora i kondensatora są różne,

Gdy wartości rezystora i kondensatora są takie same,

Funkcja transferu aktywnego filtra dolnoprzepustowego drugiego rzędu:

Funkcja transferu jest oznaczona jako,

Wielkość funkcji Transfer -

Gdzie ω_c jest częstotliwością graniczną.

Podano odpowiedzi częstotliwościowe aktywnych filtrów dolnoprzepustowych drugiego rzędu.

Projekt aktywnego filtra dolnoprzepustowego drugiego rzędu

Najpierw wybieramy wartość częstotliwości odcięcia ω_c (lub f_c).

Znajdź R,

• RF pojawia się jako -

                              R_f = K (2R) = 3.172 R.

• Znajdź R1, gdy K = 1.586

Różnice między aktywnym filtrem dolnoprzepustowym a pasywnym filtrem dolnoprzepustowym:

• Elementy aktywne są efektywnie droższe, dlatego filtry aktywne są również drogie, podczas gdy koszt filtrów pasywnych jest niższy ze względu na obecność elementów pasywnych.
• Aktywny obwód filtra dolnoprzepustowego jest złożony, podczas gdy pasywny obwód filtra dolnoprzepustowego ma mniejszą złożoność.
• Do obsługi aktywnego LPF potrzebujemy zewnętrznego zasilacza do jego obsługi. Ale filtry pasywne nie wymagają zewnętrznego zasilania, ponieważ napędzają energię do swojego działania z zastosowanego sygnału wejściowego.
• Filtry pasywne zawierają więcej elementów niż aktywny filtr dolnoprzepustowy; dlatego są cięższe.
• Aktywny LPF jest bardziej wrażliwy na zmiany temperatury, ale pasywne wykazują mniejszą wrażliwość wraz ze wzrostem temperatury.

Dlaczego warto korzystać z aktywnego filtra LPF?

Ze względu na mniej skomplikowane obwody i niższą cenę niż inne filtry aktywne używamy Active LPF w wielu dziedzinach.

Sprawdź je tutaj - Zastosowania filtrów dolnoprzepustowych.

• Filtr dolnoprzepustowy jest używany w filtrach „syczących”.
• Filtry te są również używane w przetwornikach ADC. Działają jako filtr antyaliasingowy w tych obwodach.
• LPF są również używane do zapobiegania emisji harmonicznych z nadajników RF.
• Filtry te znajdują zastosowanie również w systemach muzycznych. Tam te filtry pomijają składowe o wysokiej częstotliwości.

Zalety aktywnego filtra dolnoprzepustowego:

• W przypadku funkcji przenoszenia o charakterystyce indukcyjnej można uzyskać zadowalającą moc wyjściową w dopuszczalnym zakresie częstotliwości.
• Wysoka impedancja wejściowa i niska impedancja wyjściowa wzmacniacz operacyjny zrobić obwód doskonałe podczas kaskadowania.
• Dzięki lepszemu wzmocnieniu zapewnia większe wzmocnienie.

Jaka jest częstotliwość 3 dB w aktywnym filtrze dolnoprzepustowym?

3db to poziom mocy, przy którym częstotliwość odcięcia jest o 3 dB poniżej wartości maksymalnej, a 3 dB to zwykle połowa maksymalnej mocy.

Więcej o elektronice kliknij tutaj

Soumali Bhattacharya

Cześć, jestem Soumali Bhattacharya. Zrobiłem magisterium z elektroniki.
Obecnie inwestuję w elektronikę i komunikację.
Moje artykuły skupiają się na głównych obszarach podstawowej elektroniki w bardzo prostym, ale pouczającym podejściu.
Jestem żywym uczniem i staram się być na bieżąco ze wszystkimi najnowszymi technologiami w dziedzinie elektroniki.

Połączmy się poprzez LinkedIn –