ما هو المرشح التناظري؟ - أنواع مختلفة من المرشحات التناظرية

يمكن تعريف المرشح بالرجوع إلى مجالات مختلفة مثل الكيمياء والبصريات والهندسة ونمذجة الاضطراب والهندسة والحوسبة والفلسفة ومعالجة الإشارات. دعونا نفكر في مرشحات معالجة الإشارات ، يمكن تعريف المرشح على أنه جهاز يستخدم لإزالة جزء أو أجزاء غير ضرورية من الإشارة. تسمى إزالة الأجزاء غير الضرورية من الإشارة بعملية التصفية. يتم تصنيف مرشحات معالجة الإشارات هذه إلى أنواع مختلفة مثل فلاتر الكترونية والمرشحات الرقمية والمرشحات التناظرية.

المرشحات التناظرية

عادةً ما يستخدم المرشح التناظري في الإلكترونيات ويعتبر بمثابة لبنة أساسية لمعالجة الإشارات. تُستخدم هذه المرشحات التناظرية لفصل الإشارات الصوتية قبل تطبيقها على مكبرات الصوت. يمكن فصل ودمج عدة محادثات هاتفية في قناة واحدة باستخدام المرشحات التناظرية. يمكن تحديد محطة راديو معينة من جهاز استقبال الراديو عن طريق رفض جميع القنوات الأخرى باستخدام المرشحات التناظرية.

يمكن تشغيل الإشارات المتغيرة باستمرار (الإشارات التناظرية) باستخدام المرشحات التناظرية الإلكترونية الخطية السلبية التي تتكون من عناصر سلبية مثل المقاومات والمكثفات والمحثات. تُستخدم هذه المرشحات التماثلية بشكل متكرر للسماح بمكونات تردد معينة عن طريق رفض أخرى من إشارات الوقت التناظرية أو المستمرة.

أنواع المرشحات التناظرية

يمكن إدراج المرشحات التناظرية الخطية كمرشحات توليفية للشبكة ، ومرشحات مقاومة للصور ، ومرشحات بسيطة. تم تصنيف مرشحات تركيب الشبكة مرة أخرى على أنها مرشح Butterworth أو مرشح Chebyshev أو مرشح Elliptic أو مرشح Cauer أو مرشح Bessel أو مرشح Gaussian أو مرشح Optimum ‘L’ (Legendre) أو مرشح Linkwithz-Riley. تصنف مرشحات مقاومة الصورة أيضًا على أنها مرشح ثابت k ، ومرشح مشتق من m ، ومرشحات صور عامة ، وشبكة Zobel ، ومرشح شبكي ، ومعادل تأخير T موصور ، ومرشح صورة مركب ، ومرشح من النوع mm’ يُطلق على مرشح RC ومرشح RL ومرشح LC ومرشح RLC مرشحات بسيطة.

تصميم مرشح تناظري

يشتمل تصميم المرشح التناظري على وظائف نقل المرشح التناظري ، وأعمدة وأصفار المرشحات التناظرية ، واستجابة تردد المرشحات التناظرية ، واستجابة الإخراج ، وأنواع مختلفة من المرشحات التناظرية. يتم تصنيف طرق مرشح تصميم المرشح التناظري على أنها دالة نقل تعتمد على نماذج المرشحات Butterworth و Chebyshev و Elliptic مع الترتيب 'n'.

مرشح بتروورث

تصميم مرشح بتروورث

ال بتروورث أو مرشح الحجم الأقصى المسطح لديه استجابة تردد مسطحة (رياضيًا قدر الإمكان). يظهر الشكل أدناه 'جدار القرميد' لمرشح التمرير المنخفض التناظري (بتروورث) ، والذي يمكن تعريفه على أنه تقديرات تقريبية لأوامر المرشحات المختلفة (بما في ذلك استجابة التردد المثالية).

مرشح بتروورث استجابة التردد المثالية

إذا قمنا بزيادة ترتيب مرشح Butterworth ، فسيتم أيضًا زيادة مراحل تصميم مرشح Butterworth المتتالي. وهكذا ، كما هو مبين في الشكل أعلاه ، تقترب استجابة المرشح وجدار الطوب. بشكل عام ، يتم تحقيق المرشحات التناظرية الخطية باستخدام طبولوجيا مختلفة ، ويمكن تحقيق مرشح Butterworth باستخدام طوبولوجيا Cauer أو طوبولوجيا Sallen-key.

مرشح Chebyshev

تمت تسمية مرشحات Chebysev على اسم Pafnufy Chebyshev الذي اشتق الحسابات الرياضية لـ مرشحات Chebyshev . يمكن تقليل الخطأ بين خاصية المرشح المثالي والمرشح الفعلي باستخدام خاصية مرشح Chebyshev.

مرشح Chebyshev

تصنف مرشحات Chebyshev هذه أيضًا على أنها فلاتر Chebyshev من النوع 1 والنوع 2. المرشحات من النوع 1 هي نوع أساسي واستجابة الكسب أو السعة هي دالة تردد زاوي من الترتيب التاسع لمرشح تمرير منخفض تناظري (LPF - إذا أخذنا في الاعتبار المرشحات التناظرية). مرشح type2 Chebyshev هو نوع غير شائع وهو مرشح معكوس.

أنواع مرشح Chebyshev

مرشحات تناظرية بسيطة

مرشح RC

دائرة تصفية RC

تعمل الدارات الكهربائية البسيطة ذات المكثف المقاوم والمدفوع بمصدر التيار أو الجهد كمرشحات تناظرية. تُستخدم دوائر مرشح RC هذه لتصفية إشارة بحيث تحجب ترددات معينة وتسمح بمرور ترددات أخرى. يمكن توصيل دائرة مرشح RC كسلسلة دائرة RC أو دائرة RC موازية كما هو موضح في الشكل أعلاه.

مرشح LC

دائرة مرشح LC

تعمل الدائرة الكهربائية للمحث-المكثف البسيط كمرشح LC والذي يطلق عليه أيضًا الدائرة المضبوطة أو الدائرة الرنانة أو دائرة الخزان. تتصرف دائرة LC أيضًا مثل مرنان كهربائي. تُستخدم دارات LC لتوليد إشارات أو لالتقاط إشارات بتردد معين. يمكن توصيل مرشح LC كدائرة LC متسلسلة أو دائرة LC متوازية كما هو موضح في الشكل أعلاه.

مرشح RL

دائرة تصفية RL

تعمل الدائرة الكهربائية للمحث والمقاوم البسيط كدائرة تصفية RL والتي يتم تشغيلها باستخدام مصدر التيار أو الجهد وهي مصنوعة من المقاوم والمحث. يمكن توصيل مرشح RL كدائرة RL متسلسلة أو دائرة RL متوازية كما هو موضح في الشكل أعلاه.

مرشح RLC

دائرة تصفية RLC

تعمل الدائرة الكهربائية البسيطة للمقاومة والمحث والمكثف كدائرة تصفية RLC ، ويمكن توصيل المقاوم والمكثف والمحث في سلسلة أو موازية لتشكيل مرشح RLC متسلسل أو مرشح RLC متوازي. تتشكل دائرة مرشح RLC هذه كمذبذب توافقي للتيار وتردد صدى مثل دائرة LC. ولكن ، هنا يمكن أن تتحلل التذبذبات عن طريق إدخال المقاوم وهذا التأثير يسمى التخميد.

هل تريد أن تعرف بالتفصيل عن التصميم العملي للفلتر التناظري والرقمي؟ إذا كنت مهتمًا بالتصميم مشاريع الإلكترونيات ثم شارك بآرائك وتعليقاتك واستفساراتك واقتراحاتك في قسم التعليقات أدناه.