مرشح نشط

تصميم الفلاتر النشطة

وعلى صعيد آخر، مرشح بيسيل - أقصى تأخير للمجموعة المسطحة؛ Q = 0.577 لمرشحات الترتيب الثاني. يوفر مرحلة خطية جيدة.

وعلى صعيد آخر، مرشح بتروورث - استجابة السعة المسطحة القصوى؛ Q = 0.7071 لمرشحات الترتيب الثاني

وفي هذا السياق، في حالة مرشحات ممر النطاق الضيق، تحدد عامل الجودة -3 عرض النطاق dB وكذلك درجة رفض الترددات البعيدة عن التردد المركزي؛ إذا كان هذان المطلبان متعارضين، فقد تكون هناك حاجة إلى مرشح ممر النطاق التوليف المتقطع.

وفي هذا الصدد، باينتر أو مرشح Thompson-Butterworth الانتقالي أو «الوسط» - تسقط أسرع من Bessel ؛ Q = 0.639 لمرشحات الترتيب الثاني

وفي هذا السياق، مرشح لينكويتز - ريلي : الخصائص المرغوبة لتطبيقات التحويل الصوتي، أسرع وقت صعود بدون تجاوز؛ س = 0.5 (مثبط بشكل خطير)

ومن ناحية أخرى، النطاق الديناميكي للعناصر النشطة. يجب ألا يتشبع مكبر الصوت (يتم تشغيله في قضبان إمداد الطاقة) عند إشارات الإدخال المتوقعة، ولا ينبغي تشغيله بمثل هذه السعات المنخفضة التي تهيمن عليها الضوضاء.

في هذا الإطار، «التموج» المسموح به (الاختلاف عن الاستجابة المسطحة، بالديسيبل) داخل نطاق التمرير لمرشحات التمرير العالي والمنخفض، جنبًا إلى جنب مع شكل منحنى استجابة التردد بالقرب من تردد الزاوية، تحدد نسبة التخميد أو عامل التخميد (= 1 / (2Q)). يؤثر هذا كذلك على استجابة المرحلة، والاستجابة الزمنية لمدخل الموجة المربعة. الكثير من أشكال الاستجابة المهمة (نسب التخميد) لها أسماء معروفة:

لتصميم المرشحات، تشمل المواصفات التي يجب تحديدها ما يلي:

وفي هذا الصدد، متطلبات مقاومة المدخلات والمخرجات. هذه تحد من طبولوجيا الدوائر المتاحة، مثلًا، توفر أغلب طبولوجيا المرشح النشط، وليس كلها، إخراجًا مؤقتًا (مقاومة منخفضة). ومع ذلك، تذكر أن مقاومة الخرج الداخلية لمضخمات التشغيل، في حالة استخدامها، قد ترتفع بشكل ملحوظ عند الترددات العالية وتقلل التوهين من ذلك المتوقع. اعلم أن بعض طوبولوجيا مرشح التمرير العالي تقدم الإدخال بدائرة قصيرة على وجه التقريب إلى الترددات العالية.

وفي هذا الصدد، مرشح شيبيشيف - ذروة / تموج في نطاق التمرير قبل الزاوية؛ Q> 0.7071 لمرشحات الدرجة الثانية.

الدرجة التي ينبغي عندها رفض الإشارات غير المرغوب فيها.

ومن جهة أخرى، مدى الترددات المرغوبة (نطاق المرور) مع شكل استجابة التردد. يشير هذا إلى تنوع المرشح (انظر أعلاه) والترددات المركزية أو الزاوية.

وفي هذا السياق، بالنسبة لمرشحات القطع، تحدد الدرجة التي يجب عندها رفض الإشارات غير المطلوبة عند تردد القطع دقة المكونات، ولكن ليس عامل الجودة، التي تحكمها درجة الانحدار المرغوبة للشق، أي عرض النطاق حول الفتحة قبل أن يصبح التوهين صغيراً.

من جانب آخر، المرشح الإهليلجي أو مرشح Cauer - أضف درجة (أو «صفر») خارج نطاق المرور مباشرةً، لإعطاء انحدار أكبر في هذه المنطقة من مجموعة الترتيب ونسبة التخميد بدون الدرجة. الإخراج مشابه للمرشح المثالي (أي استجابة مسطحة جيدة لكل من نطاق التمرير ونطاق التوقف).

وفي السياق ذاته، بالنسبة لمرشحات التمرير العالي والمنخفض (إلى جانب مرشحات تمرير النطاق البعيدة عن التردد المركزي)، قد يحدد الرفض المطلوب ميل التوهين المطلوب، وبالتالي «ترتيب» المرشح. يعطي المرشح الشامل من الدرجة الثانية انحدارًا نهائيًا يبلغ نحو 12 ديسيبل لكل جواب (40 dB/عقد)، لكن الميل القريب من تردد الزاوية أقل بكثير، مما يستلزم أحيانًا إضافة شق إلى المرشح.

وفي هذا الصدد، مرشح ليجندر - بابوليس يقايض بعض التسطيح في نطاق التمرير، على الرغم من أنه لا يزال رتيبًا، من أجل انخفاض أكثر حدة

مقارنة بالمرشحات السلبية

وفي هذا الصدد، بالمقارنة مع المرشحات النشطة، لا تتطلب المرشحات السلبية أي مصادر طاقة إضافية. يجب أن توفر أجهزة التضخيم الخاصة بالمرشح النشط كسبًا وأداءًا يمكن التنبؤ بهما على مدى التردد بأكمله المراد معالجته؛ سيقيد منتج الكسب - عرض النطاق الترددي للمكبر الحد الأقصى للتردد الذي يمكن استخدامه.

وفي هذا السياق، يمكن أن يكتسب المرشح النشط، مما يزيد من الطاقة المتاحة في الإشارة مقارنةً بالإدخال. تعمل المرشحات السلبية على تبديد الطاقة من الإشارة ولا يمكن أن يكون لها صافي كسب للطاقة. بالنسبة لبعض نطاقات الترددات، مثلًا عند الترددات الصوتية وما دونها، يمكن للمرشح النشط أن يحقق وظيفة نقل معينة دون استخدام المحاثات، وهي مكونات كبيرة نسبيًا ومكلفة مقارنة بالمقاومات والمكثفات، والتي تكون أكثر تكلفة في صنعها باستخدام المطلوب جودة عالية وقيم دقيقة. قد لا تكون هذه الميزة بنفس الأهمية بالنسبة للفلاتر النشطة المدمجة بالكامل على شريحة لأن المكثفات المتاحة لها قيم منخفضة نسبيًا وبالتالي تتطلب مقاومات عالية القيمة تشغل مساحة من الدائرة المتكاملة. تتمتع المرشحات النشطة بعزل جيد بين المراحل، ويمكن أن توفر مقاومة عالية للإدخال ومقاومة منخفضة للإخراج؛ هذا يجعل خصائصها مستقلة عن المصدر وممانعات الحمل. يمكن أن تتالي مراحل متعددة عند الرغبة في تحسين الخصائص. في المقابل، يجب أن يأخذ تصميم المرشحات المنفعلة متعددة المراحل في الحسبان التحميل المعتمد على التردد لكل مرحلة في المرحلة السابقة. من الممكن جعل المرشحات النشطة قابلة للضبط على نطاق واسع، مقارنة بالفلاتر السلبية. نظرًا لعدم استخدام المحاثات، يمكن تصنيع المرشحات بحجم صغير جدًا ولا تنتج أو تتفاعل مع المجالات المغناطيسية التي قد تكون موجودة.

الأنواع

ومن ناحية أخرى، تشملُ تكوينات دائرة المرشح النشطة (طوبولوجيا المرشح) ما يلي:

ومن ناحية أخرى، استخدام العناصر النشطة له بعض القيود. تتجاهل معادلات تصميم المرشح الأساسية النطاق الترددي المحدود لمكبرات الصوت. الأجهزة النشطة المتوفرة لها نطاق ترددي محدود، لذا فهي غالبًا غير عملية عند الترددات العالية. تستهلك مكبرات الصوت الطاقة وتضخ الضوضاء في النظام. قد تكون طوبولوجيا دوائر معينة غير عملية إذا لم يتم توفير مسار تيار مستمر للتحيز الحالي لعناصر مكبر الصوت. القدرة على معالجة الطاقة محدودة بمراحل مكبر الصوت.

من جانب آخر، مرشحات سالن-كاي وفي سي في سي التي تعني حساسية منخفضة لتحمل المكونات

المرشحات المتغيرة والمرشحات الثابتة

ماكس فيين

ممر نطاق مضخم مزدوج (DABP)

مرشحات متعددة

وفي هذا السياق، مرشح النطاق الترددي (مرشح الشق) - توهين ترددات معينة مع السماح لجميع الترددات الأخرى بالمرور.

وعلى صعيد آخر، التركيبات ممكنة، مثل الشق والتمرير العالي (في مرشح الترددات العاليّة حيث تأتي أغلب الترددات المخالفة من تردد معين). مثال آخر هو مرشح الاهليلجيه.

• مرشح الترددات العالية - توهين الترددات تحت نقاط القطع الخاصة بهم.
• مرشح الترددات المنخفضة - توهين الترددات فوق نقاط القطع الخاصة بهم.
• مرشح تمرير النطاق - توهين الترددات فوق وتحت الترددات التي يسمحون لها بالمرور.

ومن جهة أخرى، يمكن للمرشحات النشطة تنفيذ نفس وظائف النقل مثل المرشحات السلبية. وظائف النقل الشائعة هي:

وفي السياق ذاته، أكيربرغ موسبرغ (أحد الهياكل التي توفر تحكمًا كاملاً ومستقلاً في الكسب والتردد والنوع)

وفي هذا الصدد، فليج (أقل عدد مكون لـ 2 أوبامب ولكن مع إمكانية تحكم جيدة على التردد والنوع)