Elektronik

Elektronik

a

a

wyk

wyk

ł

ł

ad

ad

9

9

–

–

ZASILACZE, FILTRY

ZASILACZE, FILTRY

Lublin,

Lublin,

grudzie

grudzie

ń

ń

2008

2008

Wydzia

Wydzia

ł

ł

Elektrotechniki i Informatyki

Elektrotechniki i Informatyki

Politechnika Lubelska

Politechnika Lubelska

Zwykle energia elektryczna pobierana jest z sieci. Rola zasilacz

Zwykle energia elektryczna pobierana jest z sieci. Rola zasilacz

a jest

a jest

przetworzenie jej tak, by by

przetworzenie jej tak, by by

ł

ł

a dostosowana do uk

a dostosowana do uk

ł

ł

adu odbiorczego.

adu odbiorczego.

Najcz

Najcz

ęś

ęś

ciej wymagane jest, by zasilacz by

ciej wymagane jest, by zasilacz by

ł

ł

ź

ź

r

r

ó

ó

d

d

ł

ł

em napi

em napi

ę

ę

ciowym,

ciowym,

niekiedy jest on ogranicznikiem pr

niekiedy jest on ogranicznikiem pr

ą

ą

du (

du (

ź

ź

r

r

ó

ó

d

d

ł

ł

em pr

em pr

ą

ą

dowym), czasami

dowym), czasami

spe

spe

ł

ł

nia te

nia te

ż

ż

inne, dodatkowe funkcje, jak zabezpieczenie przed

inne, dodatkowe funkcje, jak zabezpieczenie przed

przegrzaniem, zapaleniem, pora

przegrzaniem, zapaleniem, pora

ż

ż

eniem itp.

eniem itp.

Zasilacze

Zasilacze

Schemat blokowy zasilaczy

Schemat blokowy zasilaczy

Zakres mocy zasilaczy napi

Zakres mocy zasilaczy napi

ę

ę

cia sta

cia sta

ł

ł

ego jest bardzo szeroki

ego jest bardzo szeroki

–

–

od kilku wat

od kilku wat

ó

ó

w do kilkuset kilowat

w do kilkuset kilowat

ó

ó

w.

w.

Dopasowanie przemiennego napi

Dopasowanie przemiennego napi

ę

ę

cia sieci do napi

cia sieci do napi

ę

ę

cia

cia

wyj

wyj

ś

ś

ciowego zasilacza.

ciowego zasilacza.

Galwaniczna izolacja uk

Galwaniczna izolacja uk

ł

ł

adu elektronicznego od sieci

adu elektronicznego od sieci

(zabezpieczenie przed pora

(zabezpieczenie przed pora

ż

ż

eniem, po

eniem, po

ż

ż

arem, zak

arem, zak

ł

ł

ó

ó

ceniami).

ceniami).

Transformator

Transformator

Stabilizator

Stabilizator

Stabilizatorem napi

Stabilizatorem napi

ę

ę

cia lub pr

cia lub pr

ą

ą

du sta

du sta

ł

ł

ego nazywamy uk

ego nazywamy uk

ł

ł

ad, kt

ad, kt

ó

ó

rego

rego

zadaniem jest utrzymywania sta

zadaniem jest utrzymywania sta

ł

ł

ej warto

ej warto

ś

ś

ci napi

ci napi

ę

ę

cia lub pr

cia lub pr

ą

ą

du

du

wyj

wyj

ś

ś

ciowego,

przy

okre

ciowego,

przy

okre

ś

ś

lonych

granicach

zmian

napi

lonych

granicach

zmian

napi

ę

ę

cia

cia

zasilaj

zasilaj

ą

ą

cego,

obci

cego,

obci

ąż

ąż

enia

oraz

czynnik

enia

oraz

czynnik

ó

ó

w

zewn

w

zewn

ę

ę

trznych,

np.

trznych,

np.

temperatury, ci

temperatury, ci

ś

ś

nienia, wilgotno

nienia, wilgotno

ś

ś

ci, czasu itd.

ci, czasu itd.

Analogowe stabilizatory napi

Analogowe stabilizatory napi

ę

ę

cia dzia

cia dzia

ł

ł

aj

aj

ą

ą

w oparciu o zasad

w oparciu o zasad

ę

ę

dzielnika oporowego.

dzielnika oporowego.

Dziel

Dziel

ą

ą

si

si

ę

ę

na stabilizatory szeregowe i

na stabilizatory szeregowe i

r

r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

e, w zale

e, w zale

ż

ż

no

no

ś

ś

ci od tego w jakim

ci od tego w jakim

po

po

ł

ł

o

o

ż

ż

eniu wzgl

eniu wzgl

ę

ę

dem wyj

dem wyj

ś

ś

cia znajduje si

cia znajduje si

ę

ę

element reguluj

element reguluj

ą

ą

cy.

cy.

najprostszy stabilizator r

najprostszy stabilizator r

ó

ó

wnoleg

wnoleg

ł

ł

y

y

–

–

dioda Zenera

dioda Zenera

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik wykorzystania napi

czynnik wykorzystania napi

ę

ę

ciowego (sprawno

ciowego (sprawno

ść

ść

napi

napi

ę

ę

ciowa, skuteczno

ciowa, skuteczno

ść

ść

prostowania):

prostowania):

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

. wykorzystania napi

. wykorzystania napi

ę

ę

ciowego

ciowego

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

. wykorzystania pr

. wykorzystania pr

ą

ą

dowego

dowego

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik wykorzystania pr

czynnik wykorzystania pr

ą

ą

dowego:

dowego:

Stosunek warto

Stosunek warto

ś

ś

ci

ci

ś

ś

redniej pr

redniej pr

ą

ą

du fazowego

du fazowego

do warto

do warto

ś

ś

ci skutecznej tego pr

ci skutecznej tego pr

ą

ą

du

du

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik t

czynnik t

ę

ę

tnie

tnie

ń

ń

Prostownik

Prostownik

jednopo

jednopo

ł

ł

ó

ó

wkowy

wkowy

Ma za zadanie przekszta

Ma za zadanie przekszta

ł

ł

cenie pr

cenie pr

ą

ą

du przemiennego na pr

du przemiennego na pr

ą

ą

d

d

p

p

ł

ł

yn

yn

ą

ą

cy w jednym kierunku.

cy w jednym kierunku.

Je

Je

ś

ś

li napi

li napi

ę

ę

cie podlega prostowaniu w czasie jednego tylko p

cie podlega prostowaniu w czasie jednego tylko p

ó

ó

ł

ł

okresu ka

okresu ka

ż

ż

dej z

dej z

faz, to taki prostownik nazywamy

faz, to taki prostownik nazywamy

jednopo

jednopo

ł

ł

ó

ó

wkowym

wkowym

(p

(p

ó

ó

ł

ł

falowym). Je

falowym). Je

ż

ż

eli

eli

natomiast napi

natomiast napi

ę

ę

cie jest prostowane w czasie obu p

cie jest prostowane w czasie obu p

ó

ó

ł

ł

okres

okres

ó

ó

w, to taki

w, to taki

prostownik nazywamy

prostownik nazywamy

dwupo

dwupo

ł

ł

ó

ó

wkowym

wkowym

(ca

(ca

ł

ł

ofalowym).

ofalowym).

Prostownik

Prostownik

dwupo

dwupo

ł

ł

ó

ó

wkowy

wkowy

Prostownik dwupo

Prostownik dwupo

ł

ł

ó

ó

wkowy

wkowy

Stosuje si

Stosuje si

ę

ę

g

g

ł

ł

ó

ó

wnie prostowniki dwupo

wnie prostowniki dwupo

ł

ł

ó

ó

wkowe z mostkiem

wkowe z mostkiem

Graetza.

Graetza.

Filt

Filt

r RC

r RC

Do wyeliminowania pulsacji stosuje si

Do wyeliminowania pulsacji stosuje si

ę

ę

filtry dolnoprzepustowych

filtry dolnoprzepustowych

typu RC lub typu RL.

typu RC lub typu RL.

W przypadku filtru RC nale

W przypadku filtru RC nale

ż

ż

y zastosowa

y zastosowa

ć

ć

pojemno

pojemno

ść

ść

na tyle du

na tyle du

żą

żą

,

,

by kondensator nie zdo

by kondensator nie zdo

ł

ł

a

a

ł

ł

znacz

znacz

ą

ą

co roz

co roz

ł

ł

adowa

adowa

ć

ć

si

si

ę

ę

mi

mi

ę

ę

dzy

dzy

cyklami pulsacji.

cyklami pulsacji.

Filtr

Filtr

RC

RC

Filtr

Filtr

RL

RL

Jednofazowy uk

Jednofazowy uk

ł

ł

ad prostowniczy

ad prostowniczy

z obci

z obci

ąż

ąż

eniem rezystancyjno

eniem rezystancyjno

-

-

indukcyjnym

indukcyjnym

Ze wzrostem k

Ze wzrostem k

ą

ą

ta przep

ta przep

ł

ł

ywu maleje warto

ywu maleje warto

ść

ść

maks. pr

maks. pr

ą

ą

du oraz jego

du oraz jego

sk

sk

ł

ł

adowa, co powoduje,

adowa, co powoduje,

ż

ż

e wsp

e wsp

ó

ó

ł

ł

. wykorzystania napi

. wykorzystania napi

ę

ę

ciowego i

ciowego i

sprawno

sprawno

ść

ść

energetyczna malej

energetyczna malej

ą

ą

, a t

, a t

ę

ę

tnienia rosn

tnienia rosn

ą

ą

.

.

Pr

Pr

ą

ą

d w obci

d w obci

ąż

ąż

eniu jest nieci

eniu jest nieci

ą

ą

g

g

ł

ł

y

y

Filtr

Filtr

RL

RL

Dwufazowe uk

Dwufazowe uk

ł

ł

ady prostownicze

ady prostownicze

z obci

z obci

ąż

ąż

eniem rezystancyjno

eniem rezystancyjno

-

-

indukcyjnym

indukcyjnym

Uk

Uk

ł

ł

ady z obci

ady z obci

ąż

ąż

eniem rezystancyjno

eniem rezystancyjno

-

-

indukcyjnym wykazuj

indukcyjnym wykazuj

ą

ą

ma

ma

ł

ł

e

e

t

t

ę

ę

tnienia i bardzo dobre wykorzystanie pr

tnienia i bardzo dobre wykorzystanie pr

ą

ą

dowe, przy nieco

dowe, przy nieco

gorszym wykorzystaniu napi

gorszym wykorzystaniu napi

ę

ę

ciowym.

ciowym.

W

W

ł

ł

asno

asno

ś

ś

ci filtracyjne uk

ci filtracyjne uk

ł

ł

ad

ad

ó

ó

w polepszaj

w polepszaj

ą

ą

si

si

ę

ę

ze wzrostem pr

ze wzrostem pr

ą

ą

du

du

obci

obci

ąż

ąż

enia i dlatego s

enia i dlatego s

ą

ą

najcz

najcz

ęś

ęś

ciej stosowane w zasilaczach du

ciej stosowane w zasilaczach du

ż

ż

ej

ej

mocy.

mocy.

Filtr

Filtr

RL

RL

Filtr

Filtr

y LC

y LC

Uk

Uk

ł

ł

ady prostownicze z filtrem

ady prostownicze z filtrem

pojemno

pojemno

ś

ś

ciowym

ciowym

:

:

Dobre wykorzystanie napi

Dobre wykorzystanie napi

ę

ę

ciowe i ma

ciowe i ma

ł

ł

e t

e t

ę

ę

tnienia w zakresie ma

tnienia w zakresie ma

ł

ł

ych

ych

mocy i ma

mocy i ma

ł

ł

ych pr

ych pr

ą

ą

d

d

ó

ó

w

w

Uk

Uk

ł

ł

ady prostownicze z filtrem

ady prostownicze z filtrem

indukcyjnym

indukcyjnym

:

:

Dobre wykorzystanie pr

Dobre wykorzystanie pr

ą

ą

dowe i ma

dowe i ma

ł

ł

e t

e t

ę

ę

tnienia w zakresie du

tnienia w zakresie du

ż

ż

ych

ych

mocy i du

mocy i du

ż

ż

ych pr

ych pr

ą

ą

d

d

ó

ó

w

w

Zale

Zale

ż

ż

no

no

ść

ść

wsp

wsp

ó

ó

ł

ł

. t

. t

ę

ę

tnie

tnie

ń

ń

od pr

od pr

ą

ą

du

du

obci

obci

ąż

ąż

enia prostownika:

enia prostownika:

P

P

1

1

–

–

z obci

z obci

ąż

ąż

eniem rezystancyjnym

eniem rezystancyjnym

P

P

2

2

–

–

z obci

z obci

ąż

ąż

eniem

eniem

pojemno

pojemno

ś

ś

ciowym

ciowym

P

P

3

3

–

–

z obci

z obci

ąż

ąż

eniem indukcyjnym

eniem indukcyjnym

Dwufazowy uk

Dwufazowy uk

ł

ł

ad prostowniczy z filtrem LC

ad prostowniczy z filtrem LC

Filtr

Filtr

LC

LC

Powielacze napi

Powielacze napi

ę

ę

cia

cia

Podzia

Podzia

ł

ł

filtr

filtr

ó

ó

w

w

Ze wzgl

Ze wzgl

ę

ę

du na pasmo cz

du na pasmo cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci

ci

przenoszonych:

przenoszonych:

dolnoprzepustowy

dolnoprzepustowy

g

g

ó

ó

rnoprzepustowy

rnoprzepustowy

ś

ś

rodkowoprzepustowy

rodkowoprzepustowy

ś

ś

rodkowozaporowy

rodkowozaporowy

ω

ω

ω

ω

A

A

A

A

Filtrem nazywamy uk

Filtrem nazywamy uk

ł

ł

ad o strukturze

ad o strukturze

czw

czw

ó

ó

rnika, kt

rnika, kt

ó

ó

ry przepuszcza bez t

ry przepuszcza bez t

ł

ł

umienia

umienia

lub z niewielkim t

lub z niewielkim t

ł

ł

umieniem napi

umieniem napi

ę

ę

cia i pr

cia i pr

ą

ą

dy

dy

o okre

o okre

ś

ś

lonym pa

lonym pa

ś

ś

mie cz

mie cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci, a t

ci, a t

ł

ł

umi

umi

napi

napi

ę

ę

cia i pr

cia i pr

ą

ą

dy le

dy le

żą

żą

ce poza tym pasmem.

ce poza tym pasmem.

Zadaniem filtra dolnoprzepustowego jest wydzielenie pewnego

Zadaniem filtra dolnoprzepustowego jest wydzielenie pewnego

fragmentu cz

fragmentu cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci z podanego sygna

ci z podanego sygna

ł

ł

u, le

u, le

żą

żą

cego poni

cego poni

ż

ż

ej

ej

pewnej cz

pewnej cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci granicznej.

ci granicznej.

Filtry dolnoprzepustowe

Filtry dolnoprzepustowe

Filtry g

Filtry g

ó

ó

rnoprzepustowe

rnoprzepustowe

Zadaniem filtra g

Zadaniem filtra g

ó

ó

rnoprzepustowego jest wydzielenie pewnego

rnoprzepustowego jest wydzielenie pewnego

fragmentu cz

fragmentu cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci z podanego sygna

ci z podanego sygna

ł

ł

u, le

u, le

żą

żą

cego powy

cego powy

ż

ż

ej

ej

pewnej cz

pewnej cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci granicznej, a t

ci granicznej, a t

ł

ł

umi sk

umi sk

ł

ł

adowe le

adowe le

żą

żą

ce poni

ce poni

ż

ż

ej.

ej.

Najcz

Najcz

ęś

ęś

ciej wykorzystywane w radiotechnice ze wszystkich

ciej wykorzystywane w radiotechnice ze wszystkich

rodzaj

rodzaj

ó

ó

w filtr

w filtr

ó

ó

w.

w.

Odpowiadaj

Odpowiadaj

ą

ą

za selektywno

za selektywno

ść

ść

radia wydzielaj

radia wydzielaj

ą

ą

c jedn

c jedn

ą

ą

odbieran

odbieran

ą

ą

cz

cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ść

ść

.

.

Dla ma

Dla ma

ł

ł

ych cz

ych cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci (akustycznych) realizowany na og

ci (akustycznych) realizowany na og

ó

ó

ł

ł

jest

jest

jako

jako

szeregowe po

szeregowe po

ł

ą

ł

ą

czenie dw

czenie dw

ó

ó

ch filtr

ch filtr

ó

ó

w

w

-

-

dolnoprzepustowego i

dolnoprzepustowego i

g

g

ó

ó

rnoprzepustowego o cz

rnoprzepustowego o cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ciach granicznych dobranych

ciach granicznych dobranych

tak, aby uzyska

tak, aby uzyska

ć

ć

żą

żą

dan

dan

ą

ą

cz

cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ść

ść

ś

ś

rodkow

rodkow

ą

ą

i szeroko

i szeroko

ść

ść

pasma.

pasma.

Taka metoda jest stosowana w sytuacji, gdy filtr ma stosunkowo

Taka metoda jest stosowana w sytuacji, gdy filtr ma stosunkowo

szerokie pasmo.

szerokie pasmo.

Filtry

Filtry

ś

ś

rodkowoprzepustowe

rodkowoprzepustowe

Drug

Drug

ą

ą

metod

metod

ą

ą

konstruowania

filtr

konstruowania

filtr

ó

ó

w

w

ś

ś

rodkowoprzepustowych jest wykorzystanie

rodkowoprzepustowych jest wykorzystanie

obwod

obwod

ó

ó

w rezonansowych LC

w rezonansowych LC

, spos

, spos

ó

ó

b ten

b ten

jest wykorzystywany przede wszystkim dla

jest wykorzystywany przede wszystkim dla

wysokich cz

wysokich cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci (radiowych).

ci (radiowych).

W

uk

W

uk

ł

ł

adach

odbiornik

adach

odbiornik

ó

ó

w

radiowych

w

radiowych

u

u

ż

ż

ywane s

ywane s

ą

ą

w zasadzie wy

w zasadzie wy

ł

ą

ł

ą

cznie ten drugi

cznie ten drugi

rodzaj filtr

rodzaj filtr

ó

ó

w

w

Filtr nieprzepuszczaj

Filtr nieprzepuszczaj

ą

ą

cy cz

cy cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci sygna

ci sygna

ł

ł

u mi

u mi

ę

ę

dzy dwoma

dzy dwoma

ustalonymi warto

ustalonymi warto

ś

ś

ciami granicznymi. Jest to odwrotno

ciami granicznymi. Jest to odwrotno

ść

ść

filtru

filtru

ś

ś

rodkowoprzepustowego.

rodkowoprzepustowego.

Mo

Mo

ż

ż

e s

e s

ł

ł

u

u

ż

ż

y

y

ć

ć

mi

mi

ę

ę

dzy innymi do usuwania przyd

dzy innymi do usuwania przyd

ź

ź

wi

wi

ę

ę

ku w sygnale

ku w sygnale

elektrycznym pochodz

elektrycznym pochodz

ą

ą

cym od cz

cym od cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci pr

ci pr

ą

ą

du elektrycznego

du elektrycznego

w sieci energetycznej (w Polsce jest to 50 Hz). W takim przypadk

w sieci energetycznej (w Polsce jest to 50 Hz). W takim przypadk

u

u

ustawia si

ustawia si

ę

ę

filtr

filtr

ś

ś

rodkowozaporowy o dolnej warto

rodkowozaporowy o dolnej warto

ś

ś

ci granicznej

ci granicznej

49

49

Hz i g

Hz i g

ó

ó

rnej 51 Hz.

rnej 51 Hz.

Filtry

Filtry

ś

ś

rodkowozaporowe

rodkowozaporowe

Podzia

Podzia

ł

ł

filtr

filtr

ó

ó

w

w

Ze wzgl

Ze wzgl

ę

ę

du na konstrukcj

du na konstrukcj

ę

ę

i rodzaj dzia

i rodzaj dzia

ł

ł

ania:

ania:

pasywne

pasywne

-

-

nie

zawieraj

nie

zawieraj

ą

ą

element

element

ó

ó

w

w

dostarczaj

dostarczaj

ą

ą

cych

energii

do

obwodu

cych

energii

do

obwodu

drgajacego, zawieraj

drgajacego, zawieraj

ą

ą

tylko elementy RLC

tylko elementy RLC

aktywne

aktywne

-

-

zawieraj

zawieraj

ą

ą

zar

zar

ó

ó

wno elementy RC,

wno elementy RC,

jak r

jak r

ó

ó

wnie

wnie

ż

ż

i elementy dostarczaj

i elementy dostarczaj

ą

ą

ce energi

ce energi

ę

ę

do filtrowanego uk

do filtrowanego uk

ł

ł

adu np. wzmacniacze,

adu np. wzmacniacze,

uk

uk

ł

ł

ady nieliniowe

ady nieliniowe

Podzia

Podzia

ł

ł

filtr

filtr

ó

ó

w

w

Ze wzgl

Ze wzgl

ę

ę

du na typy obwod

du na typy obwod

ó

ó

w:

w:

analogowe

analogowe

cyfrowe

cyfrowe

FILTRACJA

FILTRACJA

-

-

PROCES PRZETWARZANIA SYGNA

PROCES PRZETWARZANIA SYGNA

Ł

Ł

U W

U W

DZIEDZINIE

CZASU.

POLEGA

NA

REDUKOWANIU

I

DZIEDZINIE

CZASU.

POLEGA

NA

REDUKOWANIU

I

ODFILTROWYWANIU NIEPORZ

ODFILTROWYWANIU NIEPORZ

Ą

Ą

DANYCH SK

DANYCH SK

Ł

Ł

ADOWYCH

ADOWYCH

ZAWARTYCH W SYGNALE WEJ

ZAWARTYCH W SYGNALE WEJ

Ś

Ś

CIOWYM

CIOWYM

FILTR CYFROWY

FILTR CYFROWY

-

-

ALGORYTM LUB PROCES OBLICZENIOWY

ALGORYTM LUB PROCES OBLICZENIOWY

W WYNIKU KT

W WYNIKU KT

Ó

Ó

REGO JEDNA SEKWENCJA LICZB (TZN.

REGO JEDNA SEKWENCJA LICZB (TZN.

SYGNA

SYGNA

Ł

Ł

WEJ

WEJ

Ś

Ś

CIOWY) ZAMIENIANY JEST W INN

CIOWY) ZAMIENIANY JEST W INN

Ą

Ą

SEKWENCJ

SEKWENCJ

Ę

Ę

(TZN. SYGNA

(TZN. SYGNA

Ł

Ł

WYJ

WYJ

Ś

Ś

CIOWY)

CIOWY)





Filtry cyfrowe

Filtry cyfrowe

Parametry filtr

Parametry filtr

ó

ó

w analogowych

w analogowych

wsp

wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik t

czynnik t

ł

ł

umienia (lub wzmocnienia)

umienia (lub wzmocnienia)





wsp

wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik przesuni

czynnik przesuni

ę

ę

cia fazowego

cia fazowego

dobro

dobro

ć

ć

cz

cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ść

ść

ś

ś

rodkowa

rodkowa

szeroko

szeroko

ść

ść

pasma (cz

pasma (cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci graniczne)

ci graniczne)





wsp

wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik prostok

czynnik prostok

ą

ą

tno

tno

ś

ś

ci

ci

Wielko

Wielko

ść

ść

okre

okre

ś

ś

laj

laj

ą

ą

ca, jaka cz

ca, jaka cz

ęść

ęść

sygna

sygna

ł

ł

u wej

u wej

ś

ś

ciowego

ciowego

znajdzie si

znajdzie si

ę

ę

przy okre

przy okre

ś

ś

lonej cz

lonej cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci na wyj

ci na wyj

ś

ś

ciu filtru.

ciu filtru.

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik t

czynnik t

ł

ł

umienia

umienia

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik przesuni

czynnik przesuni

ę

ę

cia fazowego

cia fazowego

Wyra

Wyra

ż

ż

any w radianach lub stopniach k

any w radianach lub stopniach k

ą

ą

t przesuni

t przesuni

ę

ę

cia

cia

fazowego

(wyprzedzenia

lub

op

fazowego

(wyprzedzenia

lub

op

ó

ó

ź

ź

nienia)

pomi

nienia)

pomi

ę

ę

dzy

dzy

napi

napi

ę

ę

ciem na wej

ciem na wej

ś

ś

ciu a napi

ciu a napi

ę

ę

ciem na wyj

ciem na wyj

ś

ś

ciu filtru

ciu filtru

Przebiegi czasowe napi

Przebiegi czasowe napi

ęć

ęć

na wej

na wej

ś

ś

ciu i wyj

ciu i wyj

ś

ś

ciu filtru przy

ciu filtru przy

wsp

wsp

ó

ó

ł

ł

czynniku przesuni

czynniku przesuni

ę

ę

cia fazowego wynosz

cia fazowego wynosz

ą

ą

cym

cym

π

π

/2

/2

Charakterystyka czasu op

Charakterystyka czasu op

ó

ó

ź

ź

nienia

nienia

Dobro

Dobro

ć

ć

Dobro

Dobro

ć

ć

filtru okre

filtru okre

ś

ś

la si

la si

ę

ę

jako stosunek cz

jako stosunek cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci

ci

ś

ś

rodkowej filtru do jego szeroko

rodkowej filtru do jego szeroko

ś

ś

ci pasma.

ci pasma.

Q = f

Q = f

0

0

/B

/B

3dB

3dB

Wa

Wa

ż

ż

nym parametrem filtru jest

nym parametrem filtru jest

„

„

stromo

stromo

ść

ść

”

”

jego charakterystyki w

jego charakterystyki w

obszarze przej

obszarze przej

ś

ś

cia z pasma o ma

cia z pasma o ma

ł

ł

ym t

ym t

ł

ł

umieniu do pasma o t

umieniu do pasma o t

ł

ł

umieniu

umieniu

du

du

ż

ż

ym. Zgodnie z teori

ym. Zgodnie z teori

ą

ą

„

„

stromo

stromo

ść

ść

”

”

charakterystyki ro

charakterystyki ro

ś

ś

nie z liczb

nie z liczb

ą

ą

element

element

ó

ó

w.

w.

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik prostok

czynnik prostok

ą

ą

tno

tno

ś

ś

ci

ci

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik prostok

czynnik prostok

ą

ą

tno

tno

ś

ś

ci

ci

Jest miar

Jest miar

ą

ą

selektywno

selektywno

ś

ś

ci. Wsp

ci. Wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik prostok

czynnik prostok

ą

ą

tno

tno

ś

ś

ci o

ci o

idealnej charakterystyce amplitudowej by

idealnej charakterystyce amplitudowej by

ł

ł

by r

by r

ó

ó

wny

wny

jedno

jedno

ś

ś

ci. Im wsp

ci. Im wsp

ó

ó

ł

ł

czynnik p jest wi

czynnik p jest wi

ę

ę

kszy, tym wzmacniacz

kszy, tym wzmacniacz

jest bardziej selektywny.

jest bardziej selektywny.

p= B

p= B

3dB

3dB

/B

/B

20dB

20dB

N

iemo

iemo

ż

ż

liwe jest zbudowanie

liwe jest zbudowanie

wzmacniacza selektywnego o du

wzmacniacza selektywnego o du

ż

ż

ej

ej

selektywno

selektywno

ś

ś

ci z uk

ci z uk

ł

ł

ad

ad

ó

ó

w o ma

w o ma

ł

ł

ej dobroci.

ej dobroci.

Warto

Warto

ść

ść

dobroci wzmacniacza decyduje

dobroci wzmacniacza decyduje

o kszta

o kszta

ł

ł

cie jego charakterystyki

cie jego charakterystyki

cz

cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ciowej. Przy wi

ciowej. Przy wi

ę

ę

kszej

kszej

dobroci charakterystyka jest w

dobroci charakterystyka jest w

ęż

ęż

sza

sza

—

—

wzmacniacz ma wi

wzmacniacz ma wi

ę

ę

ksz

ksz

ą

ą

selektywno

selektywno

ść

ść

.

.

Wp

Wp

ł

ł

yw dobroci na ch

yw dobroci na ch

-

-

ki filtr

ki filtr

ó

ó

w

w

Szeroko

Szeroko

ść

ść

pasma

pasma

ω

W

z

m

o

c

n

ie

n

ie

[

d

B

]

3dB

ω

d

ω

g

Filtry pasywne RC

Filtry pasywne RC

Ł

ą

Ł

ą

cz

cz

ą

ą

c rezystory z kondensatorami mo

c rezystory z kondensatorami mo

ż

ż

na wykona

na wykona

ć

ć

dzielniki

dzielniki

napi

napi

ę

ę

cia zale

cia zale

ż

ż

ne od cz

ne od cz

ę

ę

stotliwo

stotliwo

ś

ś

ci, wykorzystuj

ci, wykorzystuj

ą

ą

c w tym celu

c w tym celu

zale

zale

ż

ż

no

no

ść

ść

impedancji kondensatora:

impedancji kondensatora:

Z

Z

C

C

=

=

-

-

j/

j/

ω

ω

C

C

Filtr dolnoprzepustowy

Filtr dolnoprzepustowy

Filtr g

Filtr g

ó

ó

rnoprzepustowy

rnoprzepustowy

Filtry

Filtry

ś

ś

rodkowoprzepustowy

rodkowoprzepustowy

Filtry

Filtry

ś

ś

rodkowozaporowy

rodkowozaporowy

Metoda kaskadowa

Metoda kaskadowa

filtr

filtr

ś

ś

rodkowoprzepustowy

rodkowoprzepustowy

filtr dolnoprzepustowy

filtr dolnoprzepustowy

Filtry aktywne wykorzystuj

Filtry aktywne wykorzystuj

ą

ą

zazwyczaj r

zazwyczaj r

ó

ó

wnie

wnie

ż

ż

w

w

ł

ł

asno

asno

ś

ś

ci

ci

element

element

ó

ó

w RC, ale przy wspomaganiu specjalnymi elementami

w RC, ale przy wspomaganiu specjalnymi elementami

steruj

steruj

ą

ą

cymi oraz dostarczaj

cymi oraz dostarczaj

ą

ą

cymi energi

cymi energi

ę

ę

do filtrowanego uk

do filtrowanego uk

ł

ł

adu.

adu.

Filtry aktywne

Filtry aktywne

Filtry aktywne charakteryzuj

Filtry aktywne charakteryzuj

ą

ą

si

si

ę

ę

o wiele lepszym t

o wiele lepszym t

ł

ł

umieniem w

umieniem w

pa

pa

ś

ś

mie t

mie t

ł

ł

umienia ni

umienia ni

ż

ż

filtry pasywne.

filtry pasywne.

nie posiadaj

nie posiadaj

ą

ą

cewek

cewek

–

–

du

du

ż

ż

e

e

indukcyjno

indukcyjno

ś

ś

ci utrudnione s

ci utrudnione s

ą

ą

do

do

uzyskania w technice scalonej,

uzyskania w technice scalonej,

ponadto brak pojemno

ponadto brak pojemno

ś

ś

ci

ci

mi

mi

ę

ę

dzyzwojowych oraz

dzyzwojowych oraz

wra

wra

ż

ż

liwo

liwo

ś

ś

ci na zak

ci na zak

ł

ł

ó

ó

cenia

cenia

magnetyczne.

magnetyczne.

•

•

Metoda kaskadowa

Metoda kaskadowa

•

•

Metoda wielop

Metoda wielop

ę

ę

tlowego sprz

tlowego sprz

ęż

ęż

enia zwrotnego

enia zwrotnego

Sposoby realizacji filtr

Sposoby realizacji filtr

ó

ó

w aktywnych

w aktywnych

Wielop

Wielop

ę

ę

tlowe sprz

tlowe sprz

ęż

ęż

enie zwrotne

enie zwrotne

-

-

filtry aktywne RC,

filtry aktywne RC,

-

-

filtry aktywne C prze

filtry aktywne C prze

ł

ą

ł

ą

czane,

czane,

-

-

filtry aktywne C pracuj

filtry aktywne C pracuj

ą

ą

ce w czasie ci

ce w czasie ci

ą

ą

g

g

ł

ł

ym.

ym.

Sposoby realizacji filtr

Sposoby realizacji filtr

ó

ó

w aktywnych

w aktywnych

Filtry aktywne

Filtry aktywne

Istnieje bardzo wiele r

Istnieje bardzo wiele r

ó

ó

ż

ż

nych typ

nych typ

ó

ó

w filtr

w filtr

ó

ó

w aktywnych:

w aktywnych:

* filtry Sallen

* filtry Sallen

-

-

Key

Key

* filtry Butterwortha

* filtry Butterwortha

* filtry Czebyszewa

* filtry Czebyszewa

* filtry Bessela

* filtry Bessela

* filtry Cauera

* filtry Cauera

-

-

Maksymalnie p

Maksymalnie p

ł

ł

aska (Butterwortha),

aska (Butterwortha),

-

-

R

R

ó

ó

wnomiernie falista (Czebyszewa),

wnomiernie falista (Czebyszewa),

-

-

Eliptyczna (Cauera)

Eliptyczna (Cauera)





-

-

Maksymalnie

Maksymalnie

liniowej

liniowej

fazy (Bessela),

fazy (Bessela),

Typowe charakterystyki filtr

Typowe charakterystyki filtr

ó

ó

w

w

Charakterystyka czasu op

Charakterystyka czasu op

ó

ó

ź

ź

nienia

nienia

Im lepiej

Im lepiej

ch

ch

-

-

ka

ka

amplitudowa

amplitudowa

aproksymuje funkcj

aproksymuje funkcj

ę

ę

prostok

prostok

ą

ą

tn

tn

ą

ą

,

,

tym bardziej nieliniowa jest

tym bardziej nieliniowa jest

ch

ch

-

-

ka

ka

fazowa.

fazowa.

Wp

Wp

ł

ł

yw parametr

yw parametr

ó

ó

w element

w element

ó

ó

w filtru

w filtru

Zmiana kszta

Zmiana kszta

ł

ł

tu charakterystyki amplitudowej filtru aktywnego,

tu charakterystyki amplitudowej filtru aktywnego,

powodowana zmian

powodowana zmian

ą

ą

warto

warto

ś

ś

ci parametr

ci parametr

ó

ó

w jego element

w jego element

ó

ó

w.

w.

Φ

1

Φ

2

T

c

E

G

C

C

d

Φ

1

Φ

2

R

L

Filtry C

Filtry C

-

-

prze

prze

ł

ą

ł

ą

czane

czane

Stosunkowo ni

Stosunkowo ni

ż

ż

sze koszty wytworzenia

sze koszty wytworzenia

Wzmocnienie zale

Wzmocnienie zale

ż

ż

y od stosunku 2 pojemno

y od stosunku 2 pojemno

ś

ś

ci, a nie od ich warto

ci, a nie od ich warto

ś

ś

ci.

ci.

E

G

C

C

d

C

C

d

R

L

R

L

Fazy pracy

Fazy pracy

Faza

Φ

1

Faza

Φ

2

Filtry C

Filtry C

-

-

prze

prze

ł

ą

ł

ą

czane

czane

Cechy projektowanych filtr

Cechy projektowanych filtr

ó

ó

w

w

aktywnych

aktywnych

Ma

Ma

ł

ł

a liczba element

a liczba element

ó

ó

w (zar

w (zar

ó

ó

wno aktywnych jak i pasywnych).

wno aktywnych jak i pasywnych).

Ł

Ł

atwo

atwo

ść

ść

nastawiania parametr

nastawiania parametr

ó

ó

w filtr

w filtr

ó

ó

w.

w.

Ma

Ma

ł

ł

y rozrzut warto

y rozrzut warto

ś

ś

ci parametr

ci parametr

ó

ó

w filtru (g

w filtru (g

ł

ł

ó

ó

wnie warto

wnie warto

ś

ś

ci

ci

pojemno

pojemno

ś

ś

ci kondensator

ci kondensator

ó

ó

w).

w).

Mo

Mo

ż

ż

liwo

liwo

ść

ść

u

u

ż

ż

ycia wzmacniaczy operacyjnych o niezbyt

ycia wzmacniaczy operacyjnych o niezbyt

wyg

wyg

ó

ó

rowanych wymaganiach.

rowanych wymaganiach.

Mo

Mo

ż

ż

liwo

liwo

ść

ść

osi

osi

ą

ą

gni

gni

ę

ę

cia du

cia du

ż

ż

ych warto

ych warto

ś

ś

ci dobroci.

ci dobroci.

Niewra

Niewra

ż

ż

liwo

liwo

ść

ść

charakterystyk filtru na zmiany warto

charakterystyk filtru na zmiany warto

ś

ś

ci

ci

parametr

parametr

ó

ó

w element

w element

ó

ó

w sk

w sk

ł

ł

adowych filtru.

adowych filtru.