Фильтр можно определить применительно к различным областям, таким как химия, оптика, инженерия, моделирование турбулентности, инженерия, вычисления, философия и обработка сигналов. Рассмотрим фильтры обработки сигнала, фильтр можно определить как устройство, используемое для удаления ненужной части или частей сигнала. Это удаление ненужных частей сигнала называется процессом фильтрации. Эти фильтры обработки сигналов подразделяются на различные типы, такие как электронные фильтры , цифровые фильтры и аналоговые фильтры.
Аналоговые фильтры
Аналоговый фильтр обычно используется в электронике и считается основным строительным блоком обработки сигналов. Эти аналоговые фильтры используются для разделения аудиосигналов перед их подачей на громкоговорители. Разделить и объединить несколько телефонных разговоров в один канал можно с помощью аналоговых фильтров. Выбрать конкретную радиостанцию из радиоприемника, отклонив все остальные каналы, можно с помощью аналоговых фильтров.
Непрерывно изменяющиеся сигналы (аналоговые сигналы) могут обрабатываться с использованием пассивных линейных электронных аналоговых фильтров, которые состоят из пассивных элементов, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности. Эти аналоговые фильтры часто используются для разрешения определенных частотных компонентов путем исключения других из аналоговых или непрерывных сигналов времени.
Типы аналоговых фильтров
Линейные аналоговые фильтры могут быть перечислены как фильтры сетевого синтеза, фильтры импеданса изображения и простые фильтры. Фильтры синтеза сети снова классифицируются как фильтр Баттерворта, фильтр Чебышева, эллиптический фильтр или фильтр Кауэра, фильтр Бесселя, фильтр Гаусса, оптимальный фильтр «L» (Лежандра) и фильтр Линквитца-Райли. Фильтры импеданса изображения дополнительно классифицируются как фильтр постоянного k, фильтр на основе m, общие фильтры изображения, сеть Цобеля, решетчатый фильтр, мостовой эквалайзер T-задержки, фильтр составного изображения и фильтр мм’-типа. RC-фильтр, RL-фильтр, LC-фильтр и RLC-фильтр называются простыми фильтрами.
Дизайн аналогового фильтра
Конструкция аналогового фильтра включает в себя передаточные функции аналогового фильтра, полюса и нули аналоговых фильтров, частотную характеристику аналоговых фильтров, выходную характеристику и различные типы аналоговых фильтров. Методы фильтрации аналогового фильтра классифицируются как модели Баттерворта, Чебышева и модели эллиптического фильтра, основанные на передаточной функции порядка «n».
Фильтр Баттерворта
Дизайн фильтра Баттерворта
В Фильтр Баттерворта или максимально плоская величина имеет ровную (максимально математически) частотную характеристику. «Кирпичная стена» аналогового фильтра нижних частот (Баттерворта), которую можно определить как стандартные приближения для различных порядков фильтров, показаны на рисунке ниже (включая идеальную частотную характеристику).
Идеальная частотная характеристика фильтра Баттерворта
Если мы увеличим порядок фильтра Баттерворта, то каскадные стадии проектирования фильтра Баттерворта также увеличатся. Таким образом, как показано на рисунке выше, отклик фильтра и кирпичной стены становится ближе. Как правило, линейные аналоговые фильтры реализуются с использованием различных топологий, фильтр Баттерворта может быть реализован с использованием топологии Кауэра или топологии ключа Саллена.
Чебышевский фильтр
Фильтры Чебышева названы в честь Пафнуфия Чебышева, который произвел математические вычисления Фильтры Чебышева . Ошибка между характеристикой идеализированного фильтра и фактического фильтра может быть уменьшена с помощью свойства фильтра Чебышева.
Чебышевский фильтр
Эти фильтры Чебышева далее классифицируются как фильтры Чебышева типа 1 и типа 2. Фильтры type1 относятся к базовому типу, а коэффициент усиления или амплитудная характеристика является функцией угловой частоты n-го порядка аналогового фильтра нижних частот (LPF - если мы рассматриваем аналоговые фильтры). Фильтр Чебышева type2 является необычным типом и является обратным фильтром.
Типы фильтра Чебышева
Простые аналоговые фильтры
RC фильтр
Цепь фильтра RC
Простые электрические цепи резистор-конденсатор, управляемые источником тока или напряжения, действуют как аналоговые фильтры. Эти схемы RC-фильтров используются для фильтрации сигнала таким образом, что они блокируют определенные частоты и позволяют проходить другим частотам. Цепь RC-фильтра может быть подключена последовательно RC схема или параллельная RC-цепь, как показано на рисунке выше.
LC-фильтр
Цепь фильтра LC
Простая электрическая цепь индуктивность-конденсатор действует как LC-фильтр, который также называют настроенным контуром, резонансным контуром или контуром резервуара. Этот LC-контур также ведет себя как электрический резонатор. Цепи LC используются для генерации сигналов или приема сигналов определенной частоты. LC-фильтр может быть подключен как последовательная LC-цепь или параллельная LC-цепь, как показано на рисунке выше.
RL-фильтр
Цепь фильтра RL
Простая электрическая цепь резистор-индуктор действует как схема фильтра RL, которая приводится в действие источником тока или напряжения и состоит из резистора и индуктора. Фильтр RL может быть подключен как последовательная цепь RL или параллельная цепь RL, как показано на рисунке выше.
RLC-фильтр
Цепь фильтра RLC
Простая электрическая цепь резистор-катушка индуктивности-конденсатор действует как цепь фильтра RLC, резистор, конденсатор и катушка индуктивности могут быть подключены последовательно или параллельно для образования последовательного RLC-фильтра или параллельного RLC-фильтра. Эта схема фильтра RLC образует гармонический генератор тока и резонирует, как цепь LC. Но здесь колебания можно уменьшить, вставив резистор, и этот эффект называется затуханием.
Вы хотите подробно узнать о практическом проектировании аналоговых и цифровых фильтров? Если вы заинтересованы в проектировании проекты электроники затем поделитесь своими взглядами, комментариями, запросами и предложениями в разделе комментариев ниже.
