Filtrit saab määratleda viidates erinevatele valdkondadele, nagu keemia, optika, inseneritöö, turbulentsi modelleerimine, inseneritöö, arvutus, filosoofia ja signaalitöötlus. Mõelgem signaalitöötlusfiltritele, filtrit saab määratleda seadmena, mida kasutatakse signaali mittevajalike osade või osade eemaldamiseks. Signaali mittevajalike osade eemaldamist nimetatakse filtreerimisprotsessiks. Need signaalitöötlusfiltrid on liigitatud erinevat tüüpi, näiteks elektroonilised filtrid , digitaalfiltrid ja analoogfiltrid.
Analoogfiltrid
Analoogfiltrit kasutatakse tavaliselt elektroonikas ja seda peetakse signaalitöötluse põhiliseks ehitusplokiks. Neid analoogfiltreid kasutatakse helisignaalide eraldamiseks enne valjuhäälditele rakendamist. Mitme telefonivestluse eraldamiseks ja ühendamiseks ühele kanalile saab teha analoogfiltrite abil. Konkreetse raadiojaama valimiseks raadiovastuvõtjast kõigi teiste kanalite tagasilükkamise abil saab teha analoogfiltrite abil.
Pidevalt muutuvaid signaale (analoogsignaale) saab kasutada passiivsete lineaarsete elektrooniliste analoogfiltrite abil, mis koosnevad passiivsetest elementidest nagu takistid, kondensaatorid ja induktorid. Neid analoogfiltreid kasutatakse sageli teatud sageduskomponentide lubamiseks, lükates muud analoog- või pideva aja signaalidest tagasi.
Analoogfiltrite tüübid
Lineaarsed analoogfiltrid võib loetleda võrgusünteesi filtrite, pildi impedantsi filtrite ja lihtsate filtritena. Võrgusünteesi filtrid klassifitseeritakse jällegi Butterworthi filtriks, Chebyshevi filtriks, Elliptiliseks filtriks või Caueri filtriks, Besseli filtriks, Gaussi filtriks, Optimum L filtriks (Legendre) ja Linkwithz-Riley filtriks. Kujutise impedantsi filtrid klassifitseeritakse täiendavalt konstantse k filtrina, m tuletatud filtrina, üldiste pildifiltritena, Zobeli võrguna, võrefiltrina, sillatud T viivitusekvalaiserina, komposiitpildifiltrina ja mm-tüüpi filtrina. RC-filtrit, RL-filtrit, LC-filtrit ja RLC-filtrit nimetatakse lihtsateks filtriteks.
Analoogfiltri disain
Analoogfiltri disain sisaldab analoogfiltri ülekandefunktsioone, analoogfiltrite pooluseid ja nulle, analoogfiltrite sagedusreaktsiooni, väljundreaktsiooni ja erinevat tüüpi analoogfiltrit. Analoogfiltrikujundusfiltrimeetodid on klassifitseeritud Butterworthi, Tšebõševi ja Ellipsi filtrimudelite põhistesse ülekandefunktsioonidesse järjekorraga ‘n’.
Butterworthi filter
Butterworthi filtri disain
The Butterworth või maksimaalselt lameda suurusega filter on tasane (matemaatiliselt nii palju kui võimalik) sageduskarakteristik. Analoogne madalpääsfiltri (Butterworth) tellistest sein, mida saab määratleda erinevate filtrite järjestuste standardsete ligikaudsetena, on toodud alloleval joonisel (sealhulgas ideaalne sagedusreaktsioon).
Butterworthi filtri ideaalne sagedusreaktsioon
Kui suurendame Butterworthi filtri järjekorda, suurenevad ka Butterworthi filtri disaini kaskaadsed etapid. Seega, nagu on näidatud ülaltoodud joonisel, läheneb filtri ja tellistest seina reaktsioon lähemale. Üldiselt realiseeritakse lineaarsed analoogfiltrid erinevate topoloogiate abil, Butterworthi filtri saab realiseerida Caueri või Salleni võtme topoloogia abil.
Tšebõševi filter
Chebysevi filtrid on saanud nime Pafnufy Chebyshevi järgi, kes tuletas nende matemaatilised arvutused Tšebõševi filtrid . Vea idealiseeritud filtri ja tegeliku filtri vahel saab vähendada Tšebõševi filtri omaduse abil.
Tšebõševi filter
Need Tšebõševi filtrid klassifitseeritakse täiendavalt 1. ja 2. tüüpi Tšebõševi filtriteks. Type1 filtrid on põhitüübid ja võimendus- või amplituudivastus on analoog madalpääsfiltri n-nda järgu nurga sagedusfunktsioon (LPF - kui arvestada analoogfiltritega). Type2 Chebyshevi filter on haruldane tüüp ja see on pöördfilter.
Tšebõševi filtri tüübid
Lihtsad analoogfiltrid
RC-filter
RC-filtri ahel
Voolu- või pingeallikast juhitavad lihtsad takisti-kondensaatori elektriahelad toimivad analoogfiltritena. Neid RC-filtri ahelaid kasutatakse signaali filtreerimiseks nii, et need blokeerivad kindlaid sagedusi ja võimaldavad teistel sagedustel läbida. RC-filtri vooluahelat saab ühendada jadana RC vooluahel või paralleelne RC-ahel, nagu on näidatud ülaltoodud joonisel.
LC-filter
LC-filtri ahel
Lihtne induktor-kondensaatori elektriskeem toimib LC-filtrina, mida nimetatakse ka häälestatud ahelaks või resonantsahelaks või paagi ahelaks. See LC-ahel käitub ka nagu elektriline resonaator. LC-ahelaid kasutatakse signaalide genereerimiseks või kindla sagedusega signaalide vastuvõtmiseks. LC-filtrit saab ühendada LC-seeria või paralleelse LC-ahelana, nagu on näidatud ülaltoodud joonisel.
RL-filter
RL-filtri ahel
Lihtne takisti-induktori elektriskeem toimib RL-filtrilülitusena, mida juhitakse voolu või pingeallika abil ning mis on valmistatud takisti ja induktorist. RL-filtri saab ühendada RL-seeria või paralleelse RL-ahelana, nagu on näidatud ülaltoodud joonisel.
RLC-filter
RLC filtri ahel
Lihttakisti-induktori-kondensaatori elektriskeem toimib RLC-filtrilülitusena, takisti, kondensaatori ja induktori saab ühendada järjestikku või paralleelselt, moodustades seeria-RLC-filtri või paralleelse RLC-filtri. See RLC-filtrilülitus moodustab voolu harmoonilise ostsillaatorina ja resoneerib nagu LC-ahel. Kuid siin saab võnkeid takistada takisti sisseviimisega ja seda efekti nimetatakse summutuseks.
Kas soovite üksikasjalikult teada praktilise analoog- ja digitaalfiltri kujunduse kohta? Kui olete huvitatud kujundamisest elektroonika projektid seejärel jagage oma seisukohti, kommentaare, päringuid ja soovitusi allpool olevas kommentaaride jaotises.
