¿Cuáles son los tipos comunes de filtros?
Tipos de filtros habituales: filtros digitales, filtros de paso bajo, filtros de paso de banda, filtros analógicos, filtros de ondas acústicas de superficie, filtros dieléctricos, filtros de potencia activa
1.
Correspondientes a los filtros analógicos, los filtros digitales se utilizan ampliamente en sistemas discretos. Su función es utilizar las características del sistema de tiempo discreto para procesar la forma de onda o frecuencia de la señal de entrada. En otras palabras, la señal de entrada se convierte en una determinada señal de salida, logrando así el propósito de cambiar el espectro de la señal.
Los filtros digitales generalmente se pueden implementar de dos maneras: un método es ensamblar un dispositivo especial con hardware digital, que se llama procesador de señal digital, el otro método es usar directamente una computadora de uso general; programar las operaciones requeridas para que las complete una computadora de propósito general, es decir, se puede implementar usando software de computadora.
2. Filtro de paso bajo
El filtro de paso bajo se refiere al circuito en el amplificador de potencia del vehículo que puede permitir el paso de señales de baja frecuencia pero no de media y alta. señales de frecuencia Su función es filtrar Elimina los componentes de rango medio y agudos de la señal de audio y mejora los componentes de graves para impulsar la unidad de woofer del altavoz.
Dado que la mayoría de los amplificadores de potencia para automóviles son amplificadores de potencia de banda completa, que generalmente utilizan un diseño de amplificación de Clase AB, la pérdida de potencia es relativamente grande, por lo que se filtran las señales de banda de baja frecuencia y solo se activan las de frecuencia media y alta. Los altavoces ahorran energía y garantizan la mejor calidad de sonido. Además, los filtros de paso alto suelen aparecer en pares con filtros de paso bajo. No importa cuál se utilice, es para enviar una determinada frecuencia de sonido a la unidad a donde debe ir.
Un filtro de paso bajo es un dispositivo de filtrado electrónico que permite el paso de señales por debajo de la frecuencia de corte, pero no permite el paso de señales por encima de la frecuencia de corte.
Para diferentes filtros, la señal en cada frecuencia se atenúa de manera diferente. Cuando se utiliza en aplicaciones de audio, a veces se le denomina filtro de corte de alta frecuencia o filtro de cancelación de agudos.
El concepto de filtro de paso bajo se presenta en muchas formas diferentes, incluidos circuitos electrónicos como filtros de silbido utilizados en equipos de audio, algoritmos digitales para suavizar datos, barreras acústicas, imágenes borrosas, etc. Ambas herramientas proporcionan una forma suave de la señal eliminando las fluctuaciones a corto plazo y manteniendo la tendencia de desarrollo a largo plazo.
El papel del filtro de paso bajo en el procesamiento de señales es equivalente al de la media móvil en otros campos como las finanzas. . Función;
Existen muchos tipos de filtros de paso bajo, entre los cuales el más común es el filtro Butterworth
3. (1) Principio de funcionamiento del filtro de paso de banda:
Un filtro ideal debe tener una banda de paso completamente plana, por ejemplo, no hay ganancia ni atenuación dentro de la banda de paso, y todo lo que está fuera de la banda de paso Las frecuencias están completamente atenuadas Además, la conversión fuera de la banda de paso se completa en un rango de frecuencia muy pequeño. De hecho, no existe un filtro de paso de banda ideal que pueda atenuar completamente todas las frecuencias fuera del rango de frecuencia deseado, especialmente cuando hay un rango atenuado pero no. aislado fuera de la banda de paso deseada, esto a menudo se denomina atenuación del filtro y generalmente se expresa en términos de amplitud de atenuación en dB por década de frecuencia. El diseño debe intentar garantizar que el rango de atenuación sea tan estrecho como sea posible. posible, de modo que el rendimiento del filtro se acerca más al diseño. Sin embargo, a medida que el rango de atenuación se vuelve cada vez más pequeño, la banda de paso ya no se vuelve plana: comienzan a aparecer "ondulaciones". Este fenómeno es particularmente notable en los bordes del filtro. banda de paso, efecto conocido como fenómeno de Gibbs
Más allá de los campos de la electrónica y el procesamiento de señales, un ejemplo de aplicación de un filtro de paso de banda es en la atmósfera, un ejemplo muy común es utilizar un filtro de paso de banda. filtro de paso de banda para filtrar datos meteorológicos dentro de un rango de tiempo de 3 a 10 días, de modo que solo los ciclones como perturbaciones en la banda de frecuencia más baja se retengan en el dominio de datos. La frecuencia de oscilación máxima está entre la frecuencia de corte f1 y la frecuencia de corte más alta. frecuencia f2, donde la ganancia del filtro es máxima y el ancho de banda del filtro es la diferencia entre f2 y f1.
(2) Área de aplicación del filtro de paso de banda:
Muchos analizadores de espectro de dispositivos de audio utilizan este circuito como filtro de paso de banda para seleccionar señales en diferentes bandas de frecuencia. usando la cantidad de diodos emisores de luz para iluminarse en la pantalla para indicar la magnitud de la amplitud de la señal. La frecuencia central de este filtro de paso de banda activo, la ganancia de voltaje Ao=B3/2B1 en la frecuencia central fo, el factor de calidad, ancho de banda de 3dB B=1/(п*R3*C) también se pueden determinar de acuerdo con el diseño Q, valores fo y Ao para encontrar los valores de los parámetros de cada componente del filtro de paso de banda. R1=Q/(2пfoAoC), R2=Q/((2Q2-Ao)*2пfoC), R3=2Q/(2пfoC). En la fórmula anterior, cuando fo=1KHz, C es 0,01Uf. Este circuito también se puede utilizar para amplificación selectiva de frecuencia general. Circuito de filtro de paso de banda activo, este circuito también puede usar una sola fuente de alimentación
4. Filtro analógico
Los filtros analógicos se usan comúnmente en sistemas de prueba o dispositivos de transformación. Por ejemplo: los filtros de paso de banda se utilizan como dispositivos de selección de frecuencia en analizadores de espectro; los filtros de paso bajo se utilizan como filtros antimezcla en sistemas de análisis de señales digitales; los filtros de paso alto se utilizan en detectores de emisiones acústicas para eliminar interferencias de baja frecuencia; ruido filtros de parada de banda Los filtros se utilizan como muescas en vibrómetros de corrientes parásitas, etc.
Los filtros de paso de banda utilizados en los dispositivos de análisis de espectro se pueden dividir en dos tipos según la relación numérica entre la frecuencia central y el ancho de banda:
Uno es que el ancho de banda B no no sigue el centro La frecuencia cambia con las personas, lo que se llama filtro de paso de banda de ancho de banda constante. Cuando la frecuencia central está en cualquier banda de frecuencia, el ancho de banda es el mismo;
La otra es que el. La relación entre el ancho de banda B y la frecuencia central permanece sin cambios, lo que se denomina filtro de paso de banda de relación de ancho de banda constante. Cuanto mayor sea la frecuencia central, más amplio será el ancho de banda.
5. Filtro de onda acústica de superficie
La onda acústica de superficie se refiere a la propagación de ondas sonoras en la superficie de cuerpos elásticos. Esta onda se llama onda acústica de superficie elástica. La velocidad de propagación de las ondas acústicas superficiales es aproximadamente 100.000 veces menor que la velocidad de las ondas electromagnéticas. El filtro de ondas acústicas de superficie es un dispositivo de filtrado especial fabricado a partir de materiales piezoeléctricos como cristal de cuarzo y cerámica piezoeléctrica, que aprovecha su efecto piezoeléctrico y las propiedades físicas de la propagación de ondas acústicas de superficie. Se utiliza ampliamente en circuitos de frecuencia intermedia de televisores y grabadoras de vídeo. , para sustituir el filtro de frecuencia intermedia LC, mejorando enormemente la calidad de imágenes y sonidos.
El filtro acústico de superficie SAW y el resonador acústico de superficie son ondas elásticas que se generan y propagan en la superficie del material de sustrato piezoeléctrico, y cuya amplitud disminuye rápidamente a medida que aumenta la profundidad del material de sustrato. Las ondas acústicas superficiales (SAW) son ondas mecánicas que se propagan en la superficie de cristales piezoeléctricos. La velocidad del sonido es solo una cienmilésima de la velocidad de la onda electromagnética y la pérdida de propagación es muy pequeña.
El dispositivo acústico de superficie SAW utiliza tecnología microelectrónica para producir transductores electroacústicos interdigitales y acopladores reflectores sobre un sustrato piezoeléctrico. Utiliza el efecto piezoeléctrico del material del sustrato para pasar la horquilla de entrada. El transductor de dedo (IDT) convierte la electricidad. señal en una señal acústica y la propaga en la superficie del sustrato. El IDT de salida restaura la señal acústica en una señal eléctrica, realiza el proceso de conversión eléctrico-acústico-eléctrico, completa el proceso de procesamiento de la señal eléctrica y obtiene dispositivos electrónicos para varios. propósitos.
Los dispositivos de ondas acústicas de superficie fabricados con tecnología avanzada de procesamiento microelectrónico tienen las ventajas de tamaño pequeño, peso ligero, alta confiabilidad, buena consistencia, diseño multifuncional y flexible.
6. Filtro dieléctrico
El filtro dieléctrico está diseñado utilizando las características de baja pérdida, alta constante dieléctrica, coeficiente de temperatura de frecuencia pequeña y coeficiente de expansión térmica de los materiales cerámicos dieléctricos, y puede resistir alta potencia.Está compuesto por varios resonadores largos conectados en serie o en paralelo en múltiples niveles en la dirección longitudinal.
Se caracteriza por una baja pérdida de inserción, buena resistencia de potencia y ancho de banda estrecho. Es especialmente adecuado para CT1, CT2, 900 MHz, 1,8 GHz, 2,4 GHz, 5,8 GHz, teléfonos portátiles, teléfonos para automóviles e inalámbricos. auriculares y micrófonos inalámbricos, estaciones de radio, teléfonos inalámbricos y duplexores transceptores integrados, etc. Filtrado de acoplamiento de nivel.
7. Filtro de potencia activa
El filtro de potencia activa es un dispositivo electrónico de potencia que suprime dinámicamente los armónicos y compensa la potencia reactiva. Puede cambiar tanto la frecuencia como el tamaño. Puede compensar las deficiencias de los filtros pasivos y obtener mejores características de compensación que los filtros pasivos. Es un dispositivo de compensación armónico ideal.
Ya en la década de 1970, se habían determinado los principios básicos y la topología del circuito principal del filtro de potencia activo. Sin embargo, debido a las limitaciones de las condiciones técnicas de la época, el filtro de potencia activo no pudo implementarse. . Después de entrar en la década de 1980, la aparición de nuevos dispositivos electrónicos de potencia, el desarrollo de la tecnología de control PWM y la propuesta de la teoría de la potencia reactiva instantánea han promovido en gran medida el desarrollo de la tecnología de filtro de potencia activo.
Los filtros de potencia activos han comenzado a ser ampliamente utilizados en equipos industriales y civiles en el extranjero, y la capacidad de los dispositivos de una sola máquina ha ido aumentando gradualmente. Sus áreas de aplicación van desde la compensación de los propios armónicos del usuario hasta la mejora del suministro de energía. calidad de todo el sistema eléctrico dirección desarrollo.
Información ampliada:
Aunque el filtro integrado no es ideal para el filtrado de alta frecuencia, si se aplica correctamente, puede cumplir con los requisitos de compatibilidad electromagnética de la mayoría de los productos civiles. Preste atención a los siguientes aspectos al usarlo:
1. "Tierra limpia": si decide utilizar un filtro integrado, asegúrese de dejar una "tierra limpia" en el puerto del cable al realizar el cableado. y los conectores se instalan en "tierra limpia". De la discusión anterior se puede ver que la interferencia en la línea de tierra de la señal es muy grave. Si el condensador de filtro del cable está conectado directamente a esta línea de tierra, causará graves problemas de radiación en modo ***.
Para conseguir un mejor efecto filtrante se debe preparar un terreno limpio. Y solo se puede conectar a la tierra de la señal en un punto. Este punto de circulación se llama "puente". Todas las líneas de señal pasan por el puente para reducir el área del bucle de señal.
2. Configuración lado a lado: Las partes no filtradas de todos los conductores en el mismo grupo de cables están juntas y las partes filtradas están juntas. De lo contrario, la parte filtrada de un cable volverá a contaminar la parte filtrada del otro cable, haciendo que el filtrado general del cable sea ineficaz.
3. Cerca del cable: La distancia entre los cables entre el filtro y el panel debe ser lo más corta posible. Si es necesario, utilice una placa de metal para bloquearlo y aislar la interferencia del campo cercano.
4. Conexión al chasis: La tierra seca donde está instalado el filtro debe estar conectada de manera confiable al chasis metálico. Si el chasis no es de metal, se debe colocar una placa metálica más grande debajo del circuito. Tablero como filtro de tierra. La conexión entre la tierra limpia y el chasis metálico debe garantizar una baja impedancia de RF. Si es necesario, se pueden utilizar juntas de sellado electromagnéticas para la superposición para aumentar el área de superposición y reducir la impedancia de RF.
5. Cable de tierra corto: Considerando el efecto de inductancia de los pines, cuya importancia se ha comentado anteriormente, se debe prestar especial atención al cableado local del filtro y al diseño de la estructura de conexión entre el circuito. placa y chasis (placa metálica) Nota
Referencia: Baidu Encyclopedia-Filter