Filtr ? fragment obwodu elektrycznego lub obwodu elektronicznego odpowiedzialny za przepuszczanie lub blokowanie sygnałow w okre?lonym zakresie cz?stotliwo?ci lub zawieraj?cego okre?lone harmoniczne .

Podział filtrow [ edytuj | edytuj kod ]

Ze wzgl?du na przeznaczenie filtry mo?na podzieli? na cztery podstawowe rodzaje ^[1] (zob. rys. obok):

• dolnoprzepustowe ,
• gornoprzepustowe ,
• ?rodkowoprzepustowe ,
• ?rodkowozaporowe .

Ze wzgl?du na konstrukcj? i rodzaj działania filtry mo?na podzieli? na:

• pasywne ? nie zawieraj? elementow dostarczaj?cych energii do obwodu drgaj?cego, zawieraj? tylko elementy RLC :
  • jednostopniowe,
  • wielostopniowe,
• aktywne ? zawieraj? zarowno elementy RLC, jak rownie? i elementy dostarczaj?ce energi? do filtrowanego układu np. wzmacniacze, układy nieliniowe.

Filtry mo?na rownie? podzieli? na typy obwodow w jakich s? u?ywane:

• analogowe,
• cyfrowe.

Filtry pasywne [ edytuj | edytuj kod ]

  Osobny artykuł: Filtr pasywny .

Filtry pasywne s? wykonane tylko z pasywnych elementow RLC . Przy odpowiednim poł?czeniu tych elementow mo?na uzyska? wszystkie typy filtrow widocznych na rys. 1. Procz tego, filtry pasywne wykonuje si? te? jako elementy z materiałow piezoelektrycznych z odpowiednio napylonymi elektrodami.

Najprostszym rodzajem filtra pasywnego , szeroko stosowanego w elektronice, jest filtr dolnoprzepustowy w postaci kondensatora o du?ej pojemno?ci poł?czonego rownolegle do filtrowanego napi?cia (z ewentualnym szeregowym opornikiem ). Urz?dzenia elektroniczne s? cz?sto zasilane z sieci energetycznej za pomoc? zasilaczy , w ktorych napi?cie sieci (o skutecznej warto?ci 230 V) jest transformowane na niskie napi?cie u?yteczne (np. 12 V), ktore jest nast?pnie prostowane za pomoc? prostownika dwupołowkowego . Napi?cie wyj?ciowe takiego prostownika ma przebieg t?tni?cy (zobacz rysunek). Dopiero rownoległe doł?czenie kondensatora o odpowiedniej pojemno?ci powoduje znaczne zmniejszenie amplitudy t?tnie?, czyli proces filtrowania . Im wi?ksza jest pojemno?? u?ytego kondensatora, tym napi?cie wyj?ciowe ma przebieg bardziej zbli?ony do przebiegu stałego .

Je?li w powy?szym układzie elementy C i R zostan? zamienione, wowczas powstanie pasywny filtr gornoprzepustowy .

W obu przypadkach cz?stotliwo?? graniczna filtru wynosi: ${\displaystyle f_{g}={\frac {1}{2\pi RC}},}$ a charakterystyka amplitudowa w pa?mie tłumienia opada o 20 dB na dekad? .

Przy du?ych nat??eniach pr?du obok kondensatorow stosuje si? cewki wł?czone szeregowo z odbiornikiem, zwane w takim przypadku dławikami . Zmiany pr?du w cewce wywołuj? powstanie napi?cia przeciwdziałaj?cego tym zmianom, a tym samym wygładzenie przebiegu napi?cia.

Para elementow LC dostrojonych do okre?lonej cz?stotliwo?ci b?dzie si? zachowywa?, w zale?no?ci od sposobu wł?czenia do układu, jak filtr ?rodkowoprzepustowy (u?ywany np. do strojenia radiowych odbiornikow AM ) lub jak filtr ?rodkowozaporowy (u?ywany do tłumienia niepo??danego pasma cz?stotliwo?ci).

Wszystkie rodzaje charakterystyk filtrow przedstawionych powy?ej mog? by? uzyskane za pomoc? szeregowego lub rownoległego poł?czenia kilku filtrow. Jednak?e tłumienie sygnałow, poza pasmem przenoszenia, dla filtrow pasywnych cz?sto jest zbyt małe. Ponadto kaskadowe poł?czenie kilku filtrow skutkuje znacznym tłumieniem amplitudy, rownie? w pa?mie przenoszenia ? w takich przypadkach zastosowanie maj? filtry aktywne.

Filtry aktywne [ edytuj | edytuj kod ]

  Osobny artykuł: Filtr aktywny .

Filtry aktywne zazwyczaj wykorzystuj? rownie? własno?ci elementow RLC, ale przy wspomaganiu specjalnymi elementami steruj?cymi oraz dostarczaj?cymi energi? do filtrowanego układu. Dzi?ki temu filtry aktywne charakteryzuj? si? znacznie lepszym tłumieniem w pa?mie zaporowym ni? filtry pasywne.

Przykład gornoprzepustowego aktywnego filtra przedstawiono na rysunku obok. Filtr taki bazuje na wzmocnionych charakterystykach elementow RC . Elementem aktywnym jest tutaj wzmacniacz operacyjny , ktory posiada odr?bne zasilanie (nie pokazane dla czytelno?ci rysunku), i ktory powoduje cz??ciowe dostarczanie energii do filtrowanego układu.

Istnieje wiele ro?nych typow filtrow aktywnych, m.in.:

• filtry Butterwortha ,
• filtry Czebyszewa ,
• filtry Bessela ,
• filtry eliptyczne .

Struktury realizacji elektronicznej filtru to m.in.:

• filtry Sallen-Key ,
• filtry Multiple Feedback (MFB) .

Najbardziej skomplikowane filtry mog? by? skonstruowane z u?yciem techniki cyfrowej i sterowane mikroprocesorowo . Jest to jednak odr?bna dziedzina nazywana cyfrowym przetwarzaniem sygnałow .

Filtry do obwodow analogowych i cyfrowych [ edytuj | edytuj kod ]

Działanie filtrow w obwodach analogowych i cyfrowych jest w zasadzie identyczne. Niewielkie ro?nice mog? wyst?powa? jedynie w rozwi?zaniach konstrukcyjnych. Nawet działanie całkowicie cyfrowych filtrow u?ywanych w cyfrowym przetwarzaniu sygnałow (DSP) jest oparte na tych samych prawach i zale?no?ciach, co wykorzystywane w tradycyjnych filtrach. Ro?nica le?y jedynie w rodzaju przetwarzanych sygnałow ? w przypadku DSP przetwarzanie realizowane jest na ci?gach liczb ( sygnał dyskretny ), ktore reprezentuj? dany sygnał ci?gły .

Dobro? filtru [ edytuj | edytuj kod ]

Dobro? filtru okre?la si? jako stosunek cz?stotliwo?ci ?rodkowej filtru do szeroko?ci jego pasma. W przypadku filtrow o wi?kszej szeroko?ci pasma przenoszonego , okre?la si? zwykle wzgl?dn? szeroko?? pasma b?d?c? odwrotno?ci? dobroci i najcz??ciej wyra?an? w procentach cz?stotliwo?ci ?rodkowej.

Zobacz te? [ edytuj | edytuj kod ]

• zwrotnica elektryczna

Przypisy [ edytuj | edytuj kod ]

Linki zewn?trzne [ edytuj | edytuj kod ]

• Materiały dydaktyczne DSP AGH . dsp.agh.edu.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-12-03)].