Filtry aktywne czasu ciągłego i dyskretnego

Transkrypt

1 Politechnika Wrocławka czau ciągłego i dykretnego Wrocław 6 Politechnika Wrocławka Filtry toowanie filtrów w elektronice ma na celu eliminowanie czy też zmniejzenie wpływu ygnałów o niepożądanej czętotliwości dla pracy czy też funkcji danego układu. Za pomocą filtrów można kztałtować impuly napięcio, bierać jedne i eliminować inne ygnały np. tunery to po protu przetrajalne filtry pamo. ażde urządzenie elektroniczne zawiera filtry. Filtry górnoprzeputo toowane ą częto jako pojemnościo przężenie między układami elektronicznymi (np. wzmacniaczami) celem zablokowania tzw. kładoj tałej. Filtry dolnoprzeputo do tłumienia ygnałów w.cz., które mogą przeniknąć przez pojemności łączników, albo zbliżonych do iebie przewodów powodując wzajemne zakłócanie obwodów elektronicznych.

2 Politechnika Wrocławka, w porównaniu z filtrami paywnymi L, różniają ię wieloma zaletami, np. dużą tabilnością pracy, dokładnością, łatwością przetrajania czętotliwości, brakiem tłumienia ygnału użytecznego a nat możliwością jego wzmacniania, eliminacją elementów indukcyjnych (L) koztownych i niegodnych za względu na duże gabaryty. mogą pracować w zerokim zakreie czętotliwości - od tyięcznych części z do kilkudzieięciu, a nat do kilkuet kz. Górna czętotliwość pracy filtru jet ograniczona pamem przenozenia WO. Politechnika Wrocławka odzaje Ze względu na poób działania filtry aktywne dzielimy na: - filtry o pracy ciągłej (ang. continou time filter) - filtry przełączane (ang. witched capacitor) Ze względu na rodzaj charakterytyki czętotliwościoj filtry dzielimy na: f

3 Politechnika Wrocławka harakterytyka amplitudowa Pamo przeputo to zakre czętotliwości ygnałów przechodzących przez filtr bez znacznego tłumienia. Najczęściej przyjmuje ie, ze krańcem pama przeputogo jet czętotliwość, dla której wzmocnienie filtru maleje o db. Pamo zaporo to pamo czętotliwości, których amplituda ma zotać zmniejzona poniżej zaprojektowanego poziomu. Politechnika Wrocławka harakterytyka amplitudowa Parametry oceny filtru to tętnienie pama przeputogo i zaporogo oraz tromość nachylenia charakterytyki. W zależności od przeznaczenia filtru dopuzcza ię pewien poziom tętnienia jak i określoną zerokość obzaru przejścia, możli jet zaprojektowanie filtru z bardzo tromą charakterytyką lub taki, który nie wprowadza zakłóceń w paśmie przeputom.

4 Politechnika Wrocławka harakterytyka fazowa harakterytyka fazowa - zależność przeunięcia fazogo pomiędzy ygnałem jściom a jściom filtru od czętotliwości tych ygnałów. Ważność charakterytyki fazoj filtru nika z faktu, ze jeśli kłado ygnału jściogo, których czętotliwości całkowicie miezczą ie w paśmie przeputom filtru, ą rożnie opóźnione po przejściu przez filtr, to ygnał jścio filtru będzie zniekztałcony. Politechnika Wrocławka Odpowiedź na kok jednotko Filtry można charakteryzować parametrami w dziedzinie czau. Jet to itotne gdy filtr jet pobudzany ygnałami impulomi. 4

5 Politechnika Wrocławka Odpowiedź na kok jednotko za naratania odpowiedzi- jet to cza w którym napięcie jścio oiągnie poziom 9% do wojej wartości makymalnej (tr) za utalania - cza w jakim napięcie jścio utala ię w obrębie 5% odchylenia od wojej wartości końcoj (t) Politechnika Wrocławka Odpowiedź na kok jednotko Przerzut - makymalna wartość napięcia o jakie napięcie jścio przeżza chwilowo woją wartość końcową. Tętnienie - ocylacje wokółśredniej wartości końcoj 5

6 Politechnika Wrocławka odzaje Ze względu na poób aprokymacji ch-yki czętotliwościoj: - Butterwortha - zebyzewa - Beela (Thompona) - Butterwortha - Thompona Ze względu na rząd: pierwzego, drugiego, trzeciego, n-tego rzędu Politechnika Wrocławka Ze względu na rząd: odzaje pierwzego, drugiego, trzeciego, n-tego rzędu 6

7 Politechnika Wrocławka Filtr dolnoprzeputo Filtr dolnoprzeputo (LP) (ang. lowpa filter) Politechnika Wrocławka Filtr górnoprzeputo Filtr górnoprzeputo (P) (ang. highpa filter) 7

8 Politechnika Wrocławka Filtr pamowoprzeputo Filtr pamowoprzeputo (BP) (ang. bandpa filter) toowane głównie w takich przypadkach, w których z ygnałów o jednej czętotliwości, lub tępujących w wąkim paśmie czętotliwości, należy uunąć towarzyzące im zumy lub zakłócenia o czętotliwościach zbliżonych do czętotliwości ygnału. Politechnika Wrocławka Filtr pamowozaporo Filtr pamowozaporo (B) (ang. bandreject filter) toowane do tłumienia ygnałów zakłócających o czętotliwościach leżących w paśmie użytecznym. Mogą być toowane np. do eliminacji przydźwięku o czętotliwości ieci. 8

9 9 truktura allen-ey a filtr LP u LP 4 Politechnika Wrocławka truktura allen-ey a filtr P P Dla Politechnika Wrocławka 4

10 truktura allen-ey a filtr BP BP Q Politechnika Wrocławka Wielokrotne ujemne Z filtr LP ) ( LP Politechnika Wrocławka

11 Wielokrotne ujemne Z filtr P P Politechnika Wrocławka Wielokrotne ujemne Z filtr BP ) ( BP Dla gl g Q g gl Politechnika Wrocławka

12 Politechnika Wrocławka Motek TT filtr B Politechnika Wrocławka Wielokrotne ujemne Z filtr B B 6 6 BP 5 5 Wzmocnienia obu torów umatora muzą być takie ame, tzn.:

13 Politechnika Wrocławka Filtry przełączane Filtry charakteryzują ię: - wpółczynniki tranmitancji filtru nie zależą od wartości pojemności ale od ich tounków, - czętotliwość graniczna filtru jet wprot proporcjonalna do f zegara, ze wpółczynnikiem proporcjonalności zależnym od tounku. Dzięki temu filtry: - mają duża dokładność konania (niemożliwą w innych technologiach); - mogą być automatycznie przetrajane poprzez zmianę f zegara. Politechnika Wrocławka Filtry przełączane ymulacja rezytancji I dq dt d ( ) I dt T f zat f

14 Politechnika Wrocławka Filtry przełączane integrator odwracający gdzie: τ τ τ ZAT τ f tounek określany przez producenta: η π η πf η ( 5 ) Politechnika Wrocławka Filtry przełączane integrator nieodwracający Zmiana znaku poprzez oddawanie ładunku przez zmianę polaryzacji. f τ τ ZAT f η πf 4

15 5 Filtry przełączane II rzędu Politechnika Wrocławka Filtry przełączane II rzędu Filtr dolnoprzeputo 4 τ τ η π f Filtr górnoprzeputo 4 τ τ η π f Filtr pamowoprzeputo 4 τ τ τ η π f Politechnika Wrocławka