Filtres actifs

Quels sont les filtres actifs?

Les filtres actifs Ce sont ceux qui ont des sources contrôlées ou des éléments actifs, tels que des amplificateurs opérationnels, des transistors ou des tubes à vide. Grâce à un circuit électronique, un filtre permet de se conformer à la modélisation d'une fonction de transfert qui modifie le signal d'entrée et de donner un signal de sortie en fonction de la conception.

La configuration d'un filtre électronique est généralement sélective et les critères de sélection sont la fréquence du signal d'entrée. En raison de ce qui précède, selon le type de circuit (en série ou en parallèle), le filtre permettra le passage de certains signaux et bloquera le reste du reste.

De cette façon, le signal de sortie sera caractérisé par le fait d'être affiné en fonction des paramètres de conception du circuit qui constitue le filtre.

Caractéristiques des filtres actifs

- Les filtres actifs sont des filtres analogiques, ce qui implique qu'ils modifient un signal analogique (entrée) en fonction des composants de fréquence.

- Grâce à la présence de composants actifs (amplificateurs opérationnels, tubes à vide, transistors, etc.), Ce type de filtres augmente une section ou le signal de sortie entier, par rapport au signal d'entrée.

Cela est dû à l'amplification de l'énergie due à l'utilisation d'amplificateurs opérationnels (OPAM). Cela facilite l'obtention de résonance et un facteur de haute qualité, sans utiliser d'inductances. Pour sa part, le facteur de qualité - également connu sous le nom de facteur Q est une mesure de l'acuité et de l'efficacité de la résonance.

- Les filtres actifs peuvent combiner des composants actifs et de responsabilités. Ces derniers sont les composants de base des circuits: résistances, condensateurs et inductances.

- Les filtres actifs autorisent les connexions en cascade, sont configurés pour amplifier les signaux et permettre l'intégration entre deux ou plusieurs circuits si nécessaire.

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- Dans le cas où le circuit a des amplificateurs opérationnels, la tension de sortie du circuit est limitée par la tension de saturation de ces éléments.

- Selon le type de circuit et les valeurs nominales de l'activité active et des passifs, le filtre actif peut être conçu pour fournir une impédance d'entrée élevée et une petite impédance de sortie.

- La fabrication de filtres actifs est économique par rapport à d'autres types d'assemblages.

- Pour fonctionner, les filtres actifs nécessitent une source d'alimentation, de préférence symétrique.

Filtres de première commande

Les filtres de premier ordre sont utilisés pour atténuer les signaux supérieurs ou inférieurs au degré de rejet, en multiples de 6 décibels chaque fois que la fréquence est doublée. Ce type d'assemblages est généralement représenté par la fonction de transfert suivante:

Lorsque le numérateur et le dénominateur de l'expression, vous devez:

- N (jω) est un polynôme de qualité ≤ 1

- t est l'inverse de la fréquence angulaire du filtre

- W_c Il s'agit de la fréquence angulaire du filtre et est donnée par l'équation suivante:

Dans cette expression f_c C'est la fréquence de coupe du filtre.

La fréquence de coupe est la fréquence limite du filtre pour lequel une atténuation du signal est induite. Selon la configuration du filtre (passe-bas, passe-haut, pass, passes ou élimine les bandes), l'effet de la conception du filtre est présenté avec précision à partir de la fréquence de coupe.

Dans le cas particulier des filtres de premier ordre, ceux-ci ne peuvent être que faible ou haut pas.

Filtres de passe-bas

Ce type de filtres permet les fréquences les plus basses et atténue ou supprime les fréquences supérieures à la fréquence de coupe.

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La fonction de transfert pour les filtres à passe-bas est la suivante:

L'amplitude et la réponse en phase de cette fonction de transfert sont:

Un filtre de passage actif faible peut remplir la fonction de conception en utilisant des résistances de décharge d'entrée et de sol, ainsi que des amplificateurs opérationnels et des configurations de résistance et de condensateurs en parallèle. Vous trouverez ci-dessous un exemple de pas de circuit actif sous l'investisseur:

Les paramètres de la fonction de transfert pour ce circuit sont:

Les filtres passent haut

Pour leur part, les filtres à passage élevé ont un effet opposé, par rapport aux filtres à passage bas. C'est-à-dire que ce type de filtres atténue les basses fréquences et laisse passer les hautes fréquences.

Même, selon la configuration du circuit, les filtres à pas élevé peuvent amplifier les signaux s'ils ont spécialement organisé des amplificateurs opérationnels à cet effet. La fonction de transfert d'un filtre à pas actif élevé à haut ordre est la suivante:

La réponse en amplitude et dans la phase du système est:

Un filtre à passage élevé actif utilise une résistance et des condensateurs en série à l'entrée du circuit, ainsi qu'une résistance sur le chemin de mise à la terre, pour remplir la fonction de fonction d'impédance de rétroaction. Vous trouverez ci-dessous un exemple d'onduleur élevé circuit actif:

Les paramètres de la fonction de transfert pour ce circuit sont:

Filtres de deuxième ordre

Les filtres de deuxième ordre sont généralement obtenus lors de la création de connexions de filtre de premier ordre en série, pour obtenir un assemblage plus complexe qui permet de régler sélectivement les fréquences.

L'expression générale de la fonction de transfert d'un filtre de second ordre est:

Lorsque le numérateur et le dénominateur de l'expression, vous devez:

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- N (jω) est un polynôme de qualité ≤ 2.

- W_soit Il s'agit de la fréquence angulaire du filtre et est donnée par l'équation suivante:

Dans cette équation f_soit C'est la fréquence caractéristique du filtre. Dans le cas où un circuit RLC (résistance, inductance et condensateur en série).

À son tour, la fréquence de résonance est la fréquence dans laquelle le système atteint son degré maximal d'oscillation.

- ζ c'est le facteur d'amortissement. Ce facteur définit la capacité du système à amortir le signal d'entrée.

À son tour, à partir du facteur d'amortissement, le facteur de qualité du filtre est obtenu par l'expression suivante:

Selon la conception des impédances de circuit, les filtres actifs du second ordre peuvent être: des filtres à faible pas, des filtres à haut passage et des filtres à bande passante.

Applications de filtres actifs

Les filtres actifs sont utilisés dans les réseaux électriques afin de réduire les perturbations du réseau, en raison de la connexion des charges non linéaires.

Ces perturbations peuvent être imprégnées en combinant des passifs actifs et des responsabilités, ainsi que la variation des impédances d'entrée et des configurations RC tout au long de l'assemblage.

Dans les réseaux électriques de puissance, les filtres actifs sont utilisés pour réduire les harmoniques de courant qui circulent à travers le réseau entre le filtre actif et.

De même, les filtres actifs aident à équilibrer les courants de retour qui circulent à travers le neutre et les harmoniques associées à cette circulation de courant et à la tension du système.

De plus, les filtres actifs remplissent une excellente fonction en ce qui concerne la correction du facteur de puissance des systèmes électriques interconnectés.