- مميزات
- مرشحات من الدرجة الأولى
- مرشحات تمرير منخفض
- مرشحات تمرير عالية
- مرشحات من الدرجة الثانية
- التطبيقات
- المراجع
المرشحات النشطة هي تلك التي تتحكم في المصادر أو العناصر النشطة ، مثل مضخمات التشغيل أو الترانزستورات أو الأنابيب المفرغة. من خلال دائرة إلكترونية ، يسمح المرشح بتنفيذ نمذجة وظيفة النقل التي تغير إشارة الدخل وتعطي إشارة خرج وفقًا للتصميم.
عادة ما يكون تكوين المرشح الإلكتروني انتقائيًا ومعيار الاختيار هو تردد إشارة الدخل. نظرًا لما سبق ، اعتمادًا على نوع الدائرة (في سلسلة أو متوازية) ، سيسمح الفلتر بمرور إشارات معينة وسيمنع مرور الباقي.
بهذه الطريقة ، سيتم تمييز إشارة الخرج من خلال صقلها وفقًا لمعايير تصميم الدائرة التي تشكل المرشح.
مميزات
- المرشحات النشطة هي مرشحات تمثيلية ، مما يعني أنها تعدل إشارة (دخل) تناظرية كدالة لمكونات التردد.
- بفضل وجود المكونات النشطة (مكبرات الصوت التشغيلية ، والأنابيب المفرغة ، والترانزستورات ، وما إلى ذلك) ، يزيد هذا النوع من المرشحات مقطعًا أو إشارة الخرج بأكملها ، فيما يتعلق بإشارة الدخل.
ويرجع ذلك إلى تضخيم القدرة عن طريق استخدام مضخمات التشغيل (OPAMS). هذا يجعل من السهل الحصول على الرنين وعامل الجودة العالية ، دون الحاجة إلى استخدام المحاثات. من جانبه ، فإن عامل الجودة - المعروف أيضًا باسم عامل Q - هو مقياس لحدة وكفاءة الرنين.
- يمكن أن تجمع المرشحات النشطة بين المكونات النشطة والسلبية. هذه الأخيرة هي المكونات الأساسية للدوائر: المقاومات والمكثفات والمحاثات.
- تسمح المرشحات النشطة بالاتصالات المتتالية ، ويتم تكوينها لتضخيم الإشارات والسماح بالتكامل بين دائرتين أو أكثر إذا لزم الأمر.
- في حالة وجود مضخمات تشغيلية للدائرة ، يكون جهد خرج الدائرة محدودًا بجهد تشبع هذه العناصر.
- اعتمادًا على نوع الدائرة وتقييمات العناصر النشطة والسلبية ، يمكن تصميم الفلتر النشط لتوفير مقاومة عالية للإدخال ومقاومة إخراج صغيرة.
- يعتبر تصنيع المرشحات النشطة اقتصاديًا مقارنة بأنواع التركيبات الأخرى.
- للتشغيل ، تتطلب المرشحات النشطة مصدر طاقة ، ويفضل أن يكون متماثلًا.
مرشحات من الدرجة الأولى
تُستخدم مرشحات من الدرجة الأولى لتخفيف الإشارات التي تكون أعلى أو أقل من درجة الرفض ، بمضاعفات 6 ديسيبل في كل مرة يتضاعف فيها التردد. عادةً ما يتم تمثيل هذا النوع من الإعداد بواسطة وظيفة النقل التالية:
عند تقسيم البسط والمقام في التعبير ، يكون لدينا:
- N (jω) هي كثيرة الحدود من الدرجة ≤ 1
- t هو معكوس التردد الزاوي للمرشح
- W c هو التردد الزاوي للمرشح وتعطى بالمعادلة التالية:
في هذا التعبير f c هو تردد قطع المرشح.
تردد القطع هو التردد الحدي للمرشح الذي يتم من أجله إحداث توهين للإشارة. اعتمادًا على تكوين المرشح (التمرير المنخفض ، التمرير العالي ، تمرير النطاق أو نطاقات الإزالة) ، يتم تقديم تأثير تصميم المرشح بدقة من تردد القطع.
في الحالة الخاصة للمرشحات من الدرجة الأولى ، يمكن أن تكون هذه المرشحات منخفضة أو عالية.
مرشحات تمرير منخفض
يسمح هذا النوع من المرشحات بالمرور للترددات المنخفضة ، ويخفف أو يمنع الترددات فوق تردد القطع.
وظيفة النقل لفلاتر الترددات المنخفضة هي كما يلي:
السعة والاستجابة الطورية لوظيفة النقل هذه هي:
يمكن لمرشح التمرير المنخفض النشط أن يؤدي وظيفة التصميم باستخدام مقاومات الإدخال والتأريض ، جنبًا إلى جنب مع المكثفات المتوازية وتكوينات المقاومة. يوجد أدناه مثال لدائرة عاكس ذات تمرير منخفض نشطة:
معلمات وظيفة النقل لهذه الدائرة هي:
مرشحات تمرير عالية
من جانبهم ، فإن مرشحات التمرير العالي لها تأثير معاكس ، مقارنة بمرشحات التمرير المنخفض. بمعنى آخر ، يخفف هذا النوع من المرشحات الترددات المنخفضة ويسمح بمرور الترددات العالية.
حتى ، اعتمادًا على تكوين الدائرة ، يمكن لمرشحات التمرير العالي النشطة تضخيم الإشارات إذا كانت تحتوي على مضخمات تشغيلية مرتبة خصيصًا لهذا الغرض. تكون وظيفة النقل لمرشح التمرير العالي النشط من الدرجة الأولى كما يلي:
السعة والمرحلة استجابة النظام هي:
يستخدم مرشح التمرير العالي النشط مقاومات ومكثفات متسلسلة عند مدخل الدائرة ، بالإضافة إلى المقاوم في مسار التفريغ إلى الأرض ، ليكون بمثابة مقاومة تغذية مرتدة. فيما يلي مثال لدائرة عاكس عالية التمرير نشطة:
معلمات وظيفة النقل لهذه الدائرة هي:
مرشحات من الدرجة الثانية
عادةً ما يتم الحصول على المرشحات من الدرجة الثانية عن طريق إجراء توصيلات مرشح من الدرجة الأولى في سلسلة ، للحصول على تجميع أكثر تعقيدًا يسمح بضبط الترددات بشكل انتقائي.
التعبير العام لوظيفة النقل لمرشح الدرجة الثانية هو:
عند تقسيم البسط والمقام في التعبير ، يكون لدينا:
- N (jω) هي كثيرة الحدود من الدرجة ≤ 2.
- W o هو التردد الزاوي للمرشح ، وتعطى بالمعادلة التالية:
في هذه المعادلة f o هو التردد المميز للمرشح. في حالة وجود دائرة RLC (المقاومة ، والمحث والمكثف في سلسلة) ، فإن التردد المميز للمرشح يطابق تردد الرنين للمرشح.
بدوره ، فإن تردد الطنين هو التردد الذي يصل فيه النظام إلى أقصى درجة تذبذب.
- ζ هو عامل التخميد. يحدد هذا العامل قدرة النظام على إخماد إشارة الإدخال.
في المقابل ، من عامل التخميد ، يتم الحصول على عامل جودة المرشح من خلال التعبير التالي:
اعتمادًا على تصميم ممانعات الدائرة ، يمكن أن تكون المرشحات النشطة من الدرجة الثانية: مرشحات تمرير منخفض ، ومرشحات تمرير عالية ، ومرشحات تمرير نطاق.
التطبيقات
تستخدم المرشحات النشطة في الشبكات الكهربائية لتقليل الاضطرابات في الشبكة بسبب توصيل الأحمال غير الخطية.
يمكن اختراق هذه الاضطرابات من خلال الجمع بين المرشحات النشطة والسلبية ، ومعاوقة الإدخال المختلفة وإعدادات RC في جميع أنحاء التجميع.
في شبكات الطاقة الكهربائية ، تُستخدم المرشحات النشطة لتقليل توافقيات التيار التي تنتشر عبر الشبكة بين المرشح النشط وعقدة توليد الطاقة الكهربائية.
وبالمثل ، تساعد المرشحات النشطة على موازنة تيارات العودة التي تدور عبر المحايد ، والتوافقيات المرتبطة بتدفق التيار هذا وبجهد النظام.
بالإضافة إلى ذلك ، تلعب المرشحات النشطة دورًا ممتازًا في تصحيح معامل القدرة للأنظمة الكهربائية المترابطة.
المراجع
- المرشحات النشطة (سادس). الجامعة التجريبية الوطنية في تاتشيرا. ولاية تاتشيرا ، فنزويلا. تم الاسترجاع من: unet.edu.ve
- لاميتش ، م. (2001). المرشحات النشطة: مقدمة وتطبيقات. جامعة Politècnica de Catalunya ، إسبانيا. تم الاسترجاع من: crit.upc.edu
- ميارا ، ف. (2004). المرشحات النشطة. جامعة روساريو الوطنية. الأرجنتين. تم الاسترجاع من: fceia.unr.edu.ar
- جيمينيز ، م (سادس). نظرية الدائرة الثانية. جامعة سيمون بوليفار. ولاية ميراندا ، فنزويلا. تم الاسترجاع من: labc.usb.ve
- ويكيبيديا ، الموسوعة الحرة (2017). مرشح نشط. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org
- ويكيبيديا ، الموسوعة الحرة (2017). مرشح إلكتروني. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org