능동 필터 는 연산 증폭기, 트랜지스터 또는 진공관과 같은 제어 된 소스 또는 능동 요소가있는 필터 입니다. 필터는 전자 회로를 통해 입력 신호를 변경하고 설계에 따라 출력 신호를 제공하는 전달 함수의 모델링을 수행 할 수 있습니다.
전자 필터의 구성은 일반적으로 선택적이고 선택 기준은 입력 신호의 주파수입니다. 위의 사항으로 인해 회로 유형 (직렬 또는 병렬)에 따라 필터는 특정 신호의 통과를 허용하고 나머지 신호의 통과를 차단합니다.
이러한 방식으로 출력 신호는 필터를 구성하는 회로의 설계 매개 변수에 따라 정제되는 특징이 있습니다.
형질
-활성 필터는 아날로그 필터로, 주파수 구성 요소의 기능으로 아날로그 신호 (입력)를 수정합니다.
-능동 부품 (작동 증폭기, 진공관, 트랜지스터 등)이 있기 때문에 이러한 유형의 필터는 입력 신호와 관련하여 섹션 또는 전체 출력 신호를 증가시킵니다.
이는 연산 증폭기 (OPAMS)를 사용하여 전력을 증폭하기 때문입니다. 따라서 인덕터를 사용하지 않고도 공진 및 고품질 요소를 쉽게 얻을 수 있습니다. 그 부분에서 품질 계수 (Q 계수라고도 함)는 공진의 정확성과 효율성을 측정합니다.
-능동 필터는 능동 및 수동 구성 요소를 결합 할 수 있습니다. 후자는 저항, 커패시터 및 인덕터와 같은 회로의 기본 구성 요소입니다.
-능동 필터는 계단식 연결을 허용하고 신호를 증폭하도록 구성되며 필요한 경우 두 개 이상의 회로 간 통합을 허용합니다.
-회로에 연산 증폭기가있는 경우 회로의 출력 전압은 이러한 요소의 포화 전압에 의해 제한됩니다.
-회로 유형과 능동 및 수동 소자의 정격에 따라 능동 필터는 높은 입력 임피던스와 작은 출력 임피던스를 제공하도록 설계 될 수 있습니다.
-액티브 필터의 제조는 다른 유형의 어셈블리에 비해 경제적입니다.
-작동하려면 능동형 필터에 전원 공급 장치가 필요하며, 가능하면 대칭입니다.
1 차 필터
1 차 필터는 주파수가 두 배가 될 때마다 6 데시벨의 배수로 거부 정도보다 높거나 낮은 신호를 감쇠하는 데 사용됩니다. 이러한 유형의 설정은 일반적으로 다음 전달 함수로 표시됩니다.
식의 분자와 분모를 세분화하면 다음과 같습니다.
-N (jω)은 차수가 ≤ 1 인 다항식입니다.
-t는 필터의 각 주파수의 역수입니다.
-W c 는 필터의 각 주파수이며 다음 방정식으로 제공됩니다.
이 식에서 f c 는 필터의 차단 주파수입니다.
차단 주파수는 신호 감쇠가 유도되는 필터의 한계 주파수입니다. 필터 구성 (저역 통과, 고역 통과, 대역 통과 또는 대역 제거)에 따라 필터 설계의 효과는 차단 주파수에서 정확하게 표시됩니다.
1 차 필터의 특별한 경우에는 로우 패스 또는 하이 패스 만 가능합니다.
저역 통과 필터
이러한 유형의 필터는 더 낮은 주파수가 통과 할 수 있도록하고 차단 주파수 이상의 주파수를 감쇠 또는 억제합니다.
저역 통과 필터의 전달 함수는 다음과 같습니다.
이 전달 함수의 진폭 및 위상 응답은 다음과 같습니다.
능동 저역 통과 필터는 연산 증폭기, 병렬 커패시터 및 저항 구성과 함께 입력 및 접지 방전 저항을 사용하여 설계 기능을 수행 할 수 있습니다. 다음은 액티브 로우 패스 인버터 회로의 예입니다.
이 회로의 전달 함수 매개 변수는 다음과 같습니다.
고역 통과 필터
그 부분에서 고역 통과 필터는 저역 통과 필터에 비해 반대 효과가 있습니다. 즉, 이러한 유형의 필터는 저주파를 감쇠시키고 고주파를 통과시킵니다.
회로 구성에 따라 액티브 고역 통과 필터는 해당 목적을 위해 특별히 배치 된 연산 증폭기가있는 경우 신호를 증폭 할 수 있습니다. 1 차 액티브 고역 통과 필터의 전달 함수는 다음과 같습니다.
시스템의 진폭 및 위상 응답은 다음과 같습니다.
능동형 고역 통과 필터는 피드백 임피던스 역할을하기 위해 회로 입력에서 직렬로 저항과 커패시터를 사용하고 접지에 대한 방전 경로의 저항을 사용합니다. 다음은 액티브 하이 패스 인버터 회로의 예입니다.
이 회로의 전달 함수 매개 변수는 다음과 같습니다.
2 차 필터
2 차 필터는 일반적으로 1 차 필터를 직렬로 연결하여 주파수를 선택적으로 조정할 수있는보다 복잡한 어셈블리를 얻습니다.
2 차 필터의 전달 함수에 대한 일반 표현식은 다음과 같습니다.
식의 분자와 분모를 세분화하면 다음과 같습니다.
-N (jω)은 차수가 ≤ 2 인 다항식입니다.
-W o 는 필터의 각 주파수이며 다음 방정식으로 제공됩니다.
이 방정식에서 f o 는 필터의 특성 주파수입니다. RLC 회로 (저항, 인덕터 및 커패시터가 직렬로 연결됨)가있는 경우 필터의 특성 주파수는 필터의 공진 주파수와 일치합니다.
차례로 공진 주파수는 시스템이 최대 진동 수준에 도달하는 주파수입니다.
-ζ는 감쇠 계수입니다. 이 계수는 시스템이 입력 신호를 감쇠하는 기능을 정의합니다.
차례로 감쇠 계수에서 필터 품질 계수는 다음 식을 통해 구합니다.
회로 임피던스의 설계에 따라 2 차 능동 필터는 저역 통과 필터, 고역 통과 필터 및 대역 통과 필터가 될 수 있습니다.
응용
능동 필터는 비선형 부하의 연결로 인한 네트워크의 장애를 줄이기 위해 전기 네트워크에 사용됩니다.
이러한 방해는 능동 및 수동 필터를 결합하고 어셈블리 전체에서 다양한 입력 임피던스 및 RC 설정을 통해 침투 할 수 있습니다.
전력 전기 네트워크에서 능동 필터는 능동 필터와 전력 생성 노드 사이의 네트워크를 통해 순환하는 전류의 고조파를 줄이는 데 사용됩니다.
마찬가지로, 능동 필터는 중성선을 순환하는 복귀 전류와이 전류 흐름 및 시스템 전압과 관련된 고조파의 균형을 유지하는 데 도움이됩니다.
또한 능동 필터는 상호 연결된 전기 시스템의 역률을 보정하는 데 탁월한 역할을합니다.
참고 문헌
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