bant geçiren filtre Bu sinyalleri diğer frekanslarda ayırsa bile, sinyallerin iki belirli frekans arasında beslenmesine izin verir. Bu tür bant geçiren filtrelerin çeşitli türleri mevcuttur; bant geçiren filtre tasarımlarından bazıları harici güç ve aktif bileşenlerle yapılmıştır; aktif BPF olarak adlandırılan transistörler ve entegre devreler. Benzer şekilde, bazı filtreler pasif BPF adı verilen herhangi bir güç kaynağı ve indüktörler ve kapasitörler gibi pasif bileşenleri kullanır. Bu filtreler kablosuz verici ve alıcılarda geçerlidir.
Vericideki BPF, çıkış sinyalinin bant genişliğini en az gerekli seviyeye sınırlamak ve verileri ideal hız ve biçimde iletmek için kullanılır. Benzer şekilde, bir alıcıdaki bu filtre, gereksiz frekanslardaki sinyallerden uzak dururken, tercih edilen bir frekans seviyesindeki sinyallerin kodunun çözülmesine olanak tanır. Bir alıcının S/N oranı bir bant geçiş filtresi aracılığıyla optimize edilir. Bu makalede bir konu hakkında kısa bilgi verilmektedir. aktif bant geçiren filtre .
Aktif Bant Geçiş Filtresi Nedir?
gibi aktif bileşenleri kullanan bir tür bant geçiren filtredir. işlemsel yükselteç Dirençler ve kapasitörlerle birlikte filtreyi oluşturan filtreye aktif bant geçiren filtre adı verilir. Bu bant geçiren filtreler, harici bir güç kaynağına ihtiyaç duymalarına rağmen, filtrelemeye ek olarak giriş sinyalini güçlendirir.
Bu bant geçiren filtre, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir HPF, bir amplifikatör ve bir LPF'nin basamaklandırılmasıyla tasarlanmıştır. HPF ve LPF arasındaki amplifikatör devresi izolasyon sağlar ve genel voltaj kazancı sağlar. Her iki filtrenin kesme frekansı değerleri en az değişiklikle korunmalıdır. Bu değişim son derece küçükse, alçak geçiş ve yüksek geçiş aşamaları arasında etkileşim olasılığı vardır. Bu nedenle bir yükseltici devreye ihtiyaç vardır. Bu kesme frekanslarının doğru seviyelerine sahip olmak.
Aktif Bant Geçiren Filtre Çalışma Prensibi
Aktif bant geçiren filtre, bir frekans aralığının (yani, filtrenin geçiş bandı veya bant genişliği) üstündeki veya altındaki frekansları zayıflatarak çalışır. Bu bant geçiş aralığında frekansa sahip herhangi bir sinyal, filtreden kolayca geçer. Bant geçişinin dışındaki herhangi bir frekans azaltılır veya zayıflatılır.
Aktif Bant Geçişli Filtre Tasarımı
Aktif bant geçiren filtre devresi aşağıda gösterilmiştir. Bu devre, bireysel alçak geçişli ve yüksek geçişli pasif filtrelerin birlikte basamaklandırılmasıyla tasarlanabilir. Geniş geçiş bandı içeren düşük “Kalite faktörü” tipi bir filtre verir. Aktif bant geçiren filtrenin birincil aşaması, ana kaynaktan gelen herhangi bir DC öngeriliminin engellenmesi için kapasitörden yararlanan yüksek geçiş aşamasıdır.
Bu devre tasarımı, düşük geçiş yanıtını belirten tek bir yarı aracılığıyla oldukça düz bir asimetrik geçiş bandı frekans yanıtı üretme avantajına sahiptir, geri kalan yarı ise yüksek geçiş yanıtını belirtir.
Yüksek köşe noktası 'H' ve alt köşe frekansı kesme noktası 'fL', normal birinci dereceden LPF ve HPF devrelerinde öncekiyle aynı şekilde hesaplanır.
LPF ve HPF aşamaları arasında herhangi bir etkileşimi önlemek için iki kesme noktası arasında makul bir ayrım gereklidir. Amplifikatör, filtre devresinin genel voltaj kazancını tanımlamak için iki filtre aşaması arasında izolasyon sağlanmasına yardımcı olur. Bu nedenle filtre bant genişliği, daha yüksek ve daha düşük -3dB noktalar arasındaki eşitsizliktir. Aktif bir BPF'nin normalleştirilmiş frekans tepkisi ve faz kayması aşağıdaki gibi olacaktır.
Frekans tepkisi
Yukarıdaki pasif ayarlı filtre devresi bir BPF olarak çalıştığında bant genişliği oldukça geniş olabilir. Eğer frekansları küçük bir bantla ayırmak istiyorsak bu durum sıkıntı yaratabilir. Aktif bant geçiren filtre aynı zamanda ters op-amp ile de tasarlanabilir.
Böylece filtredeki direnç ve kondansatörlerin konumlarını yeniden düzenleyerek çok daha iyi bir filtre devresi oluşturabiliriz. Aktif bir BPF için alt kesme -3dB noktası 'ƒC1' ile belirtilirken, daha yüksek kesme -3dB noktası 'ƒC2' ile belirtilir.
Yukarıdaki filtrenin iki merkez frekansı HPF ve LPF vardır. Yüksek geçiren filtre merkez frekansı, LPF'nin merkez frekansına kıyasla daha düşük olmalıdır.
BPF'nin merkez frekansı, üst ve alt kesme frekanslarının geometrik ortalamasıdır; fr2 = fH x fL.
Aktif BPF'nin kazancı 20 log (Vout/Vin) dB/Decade'dir.
Genlik yanıtı LPF ve HPF yanıtlarıyla ilgilidir. Yanıt eğrisi esas olarak basamaklı filtrenin sırasına bağlıdır.
Q Faktörü
Aktif bant geçiren filtrenin üst ve alt -3dB köşe noktaları arasındaki gerçek geçiş bandının toplam genişliği, devrenin Q faktörünü belirler. Q faktörü değeri ne kadar düşükse, filtrenin bant genişliği de o kadar geniş olur. Sonuç olarak, Q faktörü ne kadar yüksek olursa, filtre o kadar dar olur.
Bazen aktif bant geçiren filtrenin Q faktörü, Yunanca 'α' sembolüyle gösterilir ve alfa tepe frekansı olarak adlandırılır.
α = 1/Q
Aktif bir BPF'nin 'Q'su, filtrenin 'ƒr' (merkez rezonans frekansı) etrafındaki tepkisinin 'keskinliği' ile ilişkili olduğundan, filtrenin Sönümleme Faktörü (veya) Sönümleme Katsayısı olarak da bilinebilir. daha fazla sönümleme, filtrenin daha düz tepkiye sahip olmasını sağlar. Filtrenin sönümlemesi daha azdır ve filtre tepkisi daha keskindir.
Sönümleme oranı Yunan sembolü 'ξ' ile gösterilir
ξ = a/2
Aktif bant geçiren filtrenin kalite faktörü, daha yüksek ve daha düşük -3dB frekansları arasındaki ƒr'nin (Rezonans Frekansı) BW'ye (Bant genişliği) oranıdır.
Aktif Bant Geçiren Filtre Çeşitleri
İki tür aktif bant geçiren filtre vardır; aşağıda ele alınan geniş bant geçiren filtre ve dar bant geçiren filtre.
Geniş Bant Geçiş Filtresi
Kalite faktörü (Q) değeri onun altındaysa geçiş bandı geniştir ve bu bize daha büyük bant genişliği sağlar. Dolayısıyla bu BPF, Geniş Bant Geçiş Filtresi olarak bilinir. Geniş bant geçiren bir filtrede yüksek kesme frekansı, düşük kesme frekansına göre daha büyük olmalıdır.
İlk olarak sinyal HPF'den geçer, bu filtrenin çıkış sinyali sonda LPF'ye verilen sonsuza eğilim gösterir. Bu LPF, yüksek frekanslı sinyali alçak geçirecektir.
HPF, LPF aracılığıyla basamaklandırıldığında basit BPF elde edilebilir. Bu filtreyi anlamak için LPF ve HPF devrelerinin sırasının benzer olması gerekir.
Birinci dereceden bir LPF ve HPF'nin basamaklandırılması bize ikinci dereceden BPF'yi sağlar. İki birinci dereceden LPF'nin iki HPF ile basamaklandırılmasıyla dördüncü dereceden bir BPF oluşturulur.
Bu basamaklandırma nedeniyle devre düşük kaliteli bir faktör değeri verir. Birinci dereceden HPF içindeki kapasitör, i/p sinyalinden gelen herhangi bir DC eğilimini engeller.
Her iki durdurma bandında da, ikinci derece filtre durumunda kazanç on yılda ± 20 dB'dir. LPF ve HPF yalnızca birinci sırada olmalıdır.
Benzer şekilde, iki filtre ikinci sırada olduğunda, her iki durdurma bandındaki kazanç kaybı yaklaşık ± 40dB/Decade'dir.
İfade:
Bant geçiren filtre voltaj kazancının ifadesi şu şekilde verilir:
Vout/Vin = Amax * (f/fL) / √(1+(f/fL)² (1+(f/fH)²
Hem LPF hem de HPF'nin bireysel kazançları ile elde edilir, dolayısıyla her iki filtrenin kazancı da şu şekilde verilir;
HPF için Gerilim Kazanımı
Vout/Vin = Amax1 * (f/fL) / √[1+(f/fL)²]
LPF için Gerilim Kazanımı
Vout / Vin = Amax2 /√[1+(f/fH)²]
Amax = Amax1 * Amax2
Burada 'Amax1' HPF aşamasının kazancıdır ve 'Amax2; LPF aşamasının kazancıdır.
Geniş bant filtre yanıtı aşağıda gösterilmiştir.
Dar Bant Geçiş Filtresi
Kalite faktörü değeri ondan büyükse geçiş bandı dar olacak ve geçiş bandı bant genişliği de daha az olacaktır. Dolayısıyla bu filtre Dar Bant Geçiş Filtresi olarak bilinir.
Bu filtre, iki yerine yalnızca op-amp gibi bir aktif bileşeni kullanır. Bu devrede kullanılan op-amp, evirici bir konfigürasyondadır. Bu filtredeki op-amp kazancı 'fc' merkez frekansında maksimumdur.
Dar bant geçiren filtre devresi aşağıda gösterilmiştir. Giriş, op-amp'in evirici giriş terminaline sağlanır, ardından op-amp, evirici konfigürasyonda olarak bilinir. Bu dar BPF devresi dar bir BPF yanıtı verir.
Bu filtre devresinin voltaj kazancı AV = – R2 / R1'dir.
Bu filtre devresinin kesim frekansları;
fC1 = 1 / (2π*R1*C1)
fC2 = 1 / (2π*R2*C2)
Avantajlar ve dezavantajlar
aktif bant geçiren filtrenin avantajları aşağıdakileri ekleyin.
- Bu filtre, tercih edilen bir frekans aralığı sinyalinin gönderilmesine veya iletilmesine yardımcı olur, böylece enerji tasarrufuna yardımcı olur.
- Bu bant geçiren filtre, iki frekans aralığı arasındaki sinyallerin filtrelenmesine yardımcı olur.
Aktif bant geçiren filtrelerin dezavantajları aşağıdakileri içerir.
- Aktif bant geçiren filtre yalnızca tercih edilen frekans aralığının geçmesine izin verir.
- Özellikle dar bir bant genişliği ile kullanıldığında aşırı derecede kısıtlayıcı olabilirler. Dolayısıyla bu, sesin içi boş veya ince hissettirilmesi için önemli frekans içeriğinin kaybedilmesiyle sonuçlanır.
- Bu filtreler pahalıdır.
- Bu filtreler karmaşık bir kontrol sistemine sahiptir.
- Sınırlı bir frekans aralığına sahiptirler.
Uygulamalar
Aktif bant geçiren filtrelerin uygulamaları aşağıdakileri içerir.
- Aktif bant geçiren filtre pek çok optik uygulamada kullanılmaktadır; ışık modülasyonunda uydu iletişimi, telekomünikasyon ve veri aktarımı.
- Bu filtreler ses ekipmanlarında 20 Hz ile 20 kHz arasındaki duyulabilir aralıktaki frekansları izole etmek için kullanılır.
- Aktif BPF, kablosuz iletişim sistemlerinde iletişimin mükemmelliğini artırmak amacıyla istenmeyen sinyalleri ve gürültüyü filtrelemek için kullanılır.
- Bu filtreler, EDF halka lazerlerinin ayarlanmasında ve yüksek hızlı mod kilitlemesinde kullanılır.
- Bu tip BPF, EDF süper floresan kaynaklarının o/p spektrumunu dengelemek için kullanılır.
- Bu filtre, kablosuz bir iletişim sisteminde sinyal verici ve sinyal alıcısında kullanılır.
- Bunlar stereo sistem, Dağıtılmış Hoparlör sistemleri, Dolby Müzik Sistemi vb. gibi mevcut ses sistemlerinde kullanılmaktadır.
- Bu tip filtre, ses ekolayzır devrelerinde, LAZER'de frekans kontrolü için kullanılır. LIDAR & SONAR iletişim sistemleri.
- Bu, EKG gibi tıbbi cihazlarda ve sinir biliminde veri toplamak ve analiz etmek için kullanılır.
Aktif Bant Geçiren Filtre Nerelerde Kullanılır?
Aktif bant geçiren filtre telekomünikasyon alanında kullanılır ve ayrıca modemler ve konuşma işleme için 0 kHz ila 20 kHz arasındaki ses frekansı aralığında kullanılır. Bunlar yaygın olarak kablosuz vericilerde ve alıcılarda kullanılır
Aktif ve Pasif Bant Geçiş Filtresi Arasındaki Fark Nedir?
Aktif filtreler bir güç kaynağıyla çalışır, pasif filtreler ise bir güç kaynağına ihtiyaç duymaz. Pasif filtre çıkışı yüke göre değişirken aktif filtre bağlı yükten bağımsız olarak performansını korur.
Bant geçiren filtrenin transfer fonksiyonu nedir?
Bant geçiren filtre davranışı matematiksel olarak bir transfer fonksiyonuyla açıklanabilir. Bu, filtrenin giriş ve çıkış sinyallerini bağlayan karmaşık bir fonksiyondur. Yani T.F, H(ω) = Vout(ω) / Vin(ω) ile verilir.
Filtre Aktarım İşlevi Nedir?
Filtre transfer fonksiyonu, dürtü tepkisinin Z dönüşümüdür. Hem pay hem de payda içindeki tüm ikinci dereceden denklemleri içerir. Düşük geçişli, yüksek geçişli, tek frekanslı çentik ve bant reddetme gerçekleştirme özelliklerini uygulamak için temel sağlar.
Y(z) = H(z)X(z) =( h(1)+h(2)z−1+⋯+h(n+1)z−n)X(z).
Bu, aktif duruma genel bir bakıştır. bant geçiren filtre, devre, çalışma , türleri ve uygulamaları. Aktif bant geçiren filtreler, elektronik devrelerde belirli bir frekans aralığını seçici olarak geçirirken diğerlerini zayıflatan önemli bileşenlerdir. Bu filtreler yüksek hassasiyet ve kazanç gibi çeşitli avantajlar sağlar. Aktif BPF'ler yaygın olarak kullanılır iletişim sistemleri radyo alıcılarında olduğu gibi stabilite ve yüksek hassasiyetin gerekli olduğu sinyal işleme tabanlı uygulamaların yanı sıra. Bunlar çeşitli uygulamalarda, ses, biyomedikal mühendisliği ve radyo iletişiminde kullanılır. İşte size bir soru: Pasif bant geçiren filtre nedir?
