برنامج تعليمي حول أنواع مختلفة من المرشحات النشطة وتطبيقاتها

جرب أداة القضاء على المشاكل





مع تقدم الوقت وزيادة الدراسة على المرشحات ، كانت المرشحات النشطة محل نقاش. المرشحات النشطة منطقة مجموعة الفلاتر الالكترونية يستخدم مكونات نشطة مثل مكبر للصوت لتشغيله. تستخدم مكبرات الصوت في المرشحات للتصميم لتحسين القدرة على التنبؤ والأداء. تم الانتهاء من كل هذا مع الابتعاد عن الحاجة إلى المحرِّضات. عادة ، يمكن تحديد خصائص المرشح باستخدام مكبر للصوت. تقدم هذه المقالة دراسة تفصيلية واستخدام المرشحات النشطة في التكنولوجيا الحديثة. في المستقبل ، سيكون للأنواع المختلفة من المرشحات النشطة سعة أكبر بكثير وستدل على التكنولوجيا المستقبلية أكثر مما هي عليه في الوقت الحاضر.

ما هو عامل التصفية النشط؟

المرشح عبارة عن n / w كهربائي في أي نظرية دارة ، يستخدم لتغيير إما طور أو سعة خصائص الإشارة فيما يتعلق بترددها. من الناحية المثالية ، لن يشمل هذا أي تردد جديد لـ i / p ولن يغير مكون التردد لتلك الإشارة. يستخدم عامل التصفية النشط مضخمات تشغيلية مع مكونات إلكترونية مختلفة مثل المقاومات والمكثفات للترشيح. يتم استخدام Op-Amps للسماح بسهولة بعمل العديد من أنواع المرشحات النشطة.




مكبر للصوت يمنع مقاومة الحمل من التأثير على خصائص المرشح. شكل الاستجابة وعامل الازدواجية والتردد المضبوط ويمكن غالبًا ضبطه بمقاومات متغيرة غير مكلفة. في دوائر التصفية هذه يمكننا تغيير معلمة واحدة دون إتلاف الأخرى. منذ أن تم توقع مبادئ العودة الأساسية في حوالي عام 1970 ، تم إجراء الكثير من الأبحاث باستخدام هذه المرشحات وتطبيقاتها الواقعية.

أنواع المرشحات النشطة

يتم تصنيف الأنواع الأكثر شيوعًا من المرشحات النشطة إلى أربعة مثل



  • بتروورث
  • تشيبيشيف
  • بيسل
  • بيضاوي الشكل

يوجد تتوفر أنواع مختلفة من الفلاتر ، ولكن يمكن حل معظم التطبيقات باستخدام هذه التطبيقات.

أنواع المرشحات النشطة

أنواع المرشحات النشطة

مرشح Chebyshev

مرشح Chebyshev النشط يُطلق عليه أيضًا اسم مرشح تموج متساوي. يعطي قطعًا أكثر حدة من ملف مرشح بتروورث في شريط التمرير. يُظهر كل من مرشحي Chebyshev و Butterworth تحولات طور كبيرة قريبة من تردد القطع. عيب مرشح Chebyshev هو السطح الخارجي للكسب الأدنى والحد الأقصى تحت تردد القطع. المعلمة القابلة للتعديل في تصميم المرشح ، يتم التعبير عن تموج الكسب بالديسيبل.


مرشح Chebyshev

مرشح Chebyshev

يوفر استخدام هذه المرشحات انحدارًا أكثر حدة ، ولكن له تموج في نطاق التمرير ، لذلك لا يتم استخدامه في أنظمة الصوت. على الرغم من أنه أفضل بكثير في بعض التطبيقات حيث يتوفر تردد واحد فقط في نطاق التمرير ، إلا أنه يلزم التخلص من ترددات أخرى عديدة.

مرشح بتروورث النشط

ال مرشح بتروورث النشط يسمى أيضًا مرشح مسطح. يضمن استخدام مرشح Butterworth النشط استجابة مسطحة في شريط التمرير وانقلاب وافر. تقارب هذه المجموعة من المرشحات ملاءمة المرشح المثالي في نطاق التمرير. يتم عرض منحنيات استجابة التردد لأنواع مختلفة من المرشحات. يتضمن هذا المرشح اتساعًا مستويًا بشكل أساسي ، واستجابة تردد حتى تردد القطع.

مرشح بتروورث

مرشح بتروورث

يمكن رؤية خشونة القطع في الرسم التخطيطي. من الشائع أن تحقق جميع المرشحات الثلاثة زاوية تدحرج تبلغ -40 ديسيبل / عقد عند ترددات أعلى بكثير من القطع. هذا المرشح له خاصية مميزة في مكان ما ب / ن مرشحات Chebyshev و Bessel . لها انقلاب معقول للتنورة واستجابات طور غير خطية قليلاً. هذا النوع من المرشحات جيد وسهل الفهم وممتاز لتطبيقات معالجة الصوت.

مرشح بيسل

يعطي مرشح Bessel خاصية مرحلة مثالية مع استجابة طور خطي تقريبًا تصل إلى تردد قطع تقريبًا. على الرغم من أنه يتضمن استجابة طور خطية للغاية ولكن منحدر تنورة لطيف للغاية. تتضمن تطبيقات هذا المرشح حيث تكون خاصية المرحلة مهمة. إنه تحول طوري صغير على الرغم من أن خصائص القطع الخاصة به ليست ذكية جدًا. إنه مناسب تمامًا لتطبيقات النبض.

مرشح بيسل

مرشح بيسل

يُظهر مرشح Bessel تأخير انتشار ثابتًا عبر طيف التردد i / p. لذا فإن تطبيق موجة مربعة على مدخلات الفلتر سيعطي موجة مربعة على o / p مع عدم تجاوز المزيد ، سينتظر أي مرشح ترددات مختلفة بكميات مختلفة. سيظهر هذا على أنه تجاوز على شكل الموجة o / p.

مرشح بيضاوي الشكل

المرشح البيضاوي هو أكثر من ذلك بكثير مرشح معقد مثل Chebyshev . يتضمن تموج في شريط التمرير وتدحرج شديد على حساب تموج في شريط التوقف. يحتوي هذا الفلتر على كل مرشح في منطقة التحويل ، ولكنه يحتوي على مناطق نطاق التوقف ونطاق المرور. يمكن تصميم هذا المرشح ليحظى باهتمام كبير بترددات معينة في نطاق التوقف ، مما يقلل من توهين الترددات الإضافية في نطاق التوقف.

مرشح بيضاوي الشكل

مرشح بيضاوي الشكل

مزايا المرشحات النشطة

تشمل مزايا المرشحات النشطة ما يلي

  • هذه المرشحات أكثر منطقية من المرشحات السلبية.
  • الجهاز المستخدم في هذه المرشحات أصغر من المكونات المستخدمة في المرشحات السلبية.
  • لا يُظهر الفلتر النشط أي فقد في الإدراج.
  • كما يسمح بالعزل بين المراحل للتحكم في مقاومة i / p و o / p.

تطبيقات المرشحات النشطة

  • تستخدم المرشحات النشطة في أنظمة الاتصالات لقمع الضوضاء ، لعزل اتصال إشارة من قنوات مختلفة لتحسين إشارة الرسالة الفريدة من إشارة معدلة.
  • يتم استخدام هذه المرشحات في أنظمة الأجهزة من قبل المصممين لاختيار جهاز التردد المطلوب وفصل غير المرغوب فيه.
  • يمكن استخدام هذه المرشحات لتقييد عرض النطاق الترددي للإشارة التناظرية قبل تعديلها إلى الإشارات الرقمية.
  • تستخدم المرشحات التناظرية في أنظمة الصوت من قبل المهندسين لإرسال ترددات مختلفة لمكبرات الصوت المختلفة. على سبيل المثال ، في صناعة الموسيقى ، هناك حاجة إلى تطبيقات التسجيل والتشغيل للتحكم في مكونات التردد.
  • تستخدم المرشحات النشطة في الأدوات الطبية الحيوية لربط أجهزة الاستشعار النفسية بمعدات التشخيص وتسجيل البيانات.

حاليا، أنواع عديدة من المرشحات النشطة هي في المرحلة الأولية بسبب قدرتها القصيرة. ولكن في الوقت الحالي يقوم العديد من المهندسين بتصميمه بقدرات كبيرة. لن تضغط الفعالية على المدى الطويل فقط على المستهلكين ذوي الأحمال غير الخطية لتوظيف هذه المرشحات للمحافظة ولكن أيضًا على جودة الطاقة بكفاءة. سيكون تكوين عدد كبير من المرشحات النشطة متاحًا لتعويض الطاقة التفاعلية والتيار التوافقي والتيار غير المتوازن والمحايد. يمكن للعميل اختيار المرشح النشط مع الميزات المفضلة في المستقبل القريب مع تقدم التكنولوجيا. علاوة على ذلك ، أي استفسارات بخصوص هذا المفهوم أو ل تعرف على بناء مرشح بتروورث وتطبيقاتها ، يرجى تقديم اقتراحاتكم القيمة من خلال التعليق في قسم التعليقات أدناه. هنا سؤال لك، ما هي وظيفة المرشح ؟

اعتمادات الصورة: