전자 시스템에서 신호의 순도와 정확성은 장치의 성능을 직접 결정합니다. 구성된 전자 필터작동 증폭기 (OP-AMPS)신호 주파수를 정확하게 필터링하는 능력 덕분에 원래 신호와 유효한 정보를 연결하는 "브리지"가되었습니다. 간단한 전원 공급 파열 필터링에서 복잡한 통신 신호 탈조에 이르기까지, 이러한 활성 필터는 OP-AMPS, 저항 및 커패시터의 독창적 인 조합을 통해 특정 주파수에서 신호의 보유 또는 감쇠를 달성합니다. 이들은 약한 부하 용량 및 부드러운 특성 곡선과 같은 수동 필터의 단점을 해결할뿐만 아니라 OP-AMPS의 고 임피던스 입력 및 낮은 임피던스 출력 특성을 통한 신호 처리 프로세스의 안정성과 신뢰성을 보장합니다. 이 기사는 OP-AMP 필터의 기본 개념, 분류, 작업 원칙 및 응용 프로그램 시나리오를 체계적으로 분류하여 이론에서 전자 엔지니어링 실습에 대한 완전한 관점을 제공합니다.
작동 증폭기를 사용한 전자 필터는 무엇입니까?
작동 증폭기 (OP-AMPS)로 구성된 전자 필터입력 전기 신호의 주파수 구성 요소를 선택적으로 처리하는 회로 (OP-AMPS를 코어 활성 장치로서, 저항 및 커패시터와 같은 수동 구성 요소와 결합하는 회로입니다. 저항, 인덕터 및 커패시터로만 구성된 수동 필터와 비교하여,이 활성 필터는 제어 가능한 게인, 강한 부하 용량 및 큰 인덕터없이 가파른 필터링 특성을 달성하는 능력과 같은 장점을 제공합니다. OP-AMPS의 높은 입력 임피던스 및 낮은 출력 임피던스는 신호 소스와 필터링 성능에 대한 영향을 효과적으로 분리하여 통신 장비, 계측기, 오디오 처리 및 기타 필드의 필터 키 모듈을 만듭니다.
전자 필터의 역할
전자 필터는 전자 시스템에서 여러 주요 역할을 수행합니다.
신호 정제 :센서 출력 신호는 종종 다양한 고주파 소음과 혼합됩니다. 필터는 이러한 소음을 제거하여 유용한 신호를 제거 할 수 있습니다. 예를 들어, 온도 센서의 출력에서 필터는 회로에서 도입 한 고주파 간섭을 제거하여 온도 데이터를보다 정확하게 만들 수 있습니다.
주파수 선택 :통신 시스템에서, 상이한 채널의 신호는 상이한 주파수로 전송된다; 필터는 채널 간 간섭을 피하기 위해 대상 주파수의 신호를 선택할 수 있습니다. 라디오가 다른 필터를 조정하여 다른 주파수의 프로그램을 수신하는 것처럼.
반항 방지 보호 :산업 환경에는 많은 전자기 간섭이 있습니다. 필터는 이러한 간섭 신호가 민감한 회로에 들어가는 것을 방지하여 시스템의 안정적인 작동을 보장 할 수 있습니다. 예를 들어, 자동화 제어 장비에서 필터는 모터가 시작될 때 발생하는 고주파 간섭에 저항 할 수 있습니다.
신호 형성 :데이터 전송 동안 장거리 전송 후 신호가 왜곡됩니다. 필터는 원래 형태의 신호를 복원하여 정확한 데이터 수신을 보장 할 수 있습니다.
다른 유형의 전자 필터
전자 필터는 처리하는 신호 유형 및 응용 프로그램 요구 사항에 따라 분류 할 수 있습니다.
신호 처리에 의한 필터 유형 :
아날로그 필터:이 필터는 연속 아날로그 신호를 처리합니다. 일반적으로 전통적인 방송 및 오디오 장비에 사용됩니다. 신호 진폭을 직접 조작함으로써 아날로그 필터는 실시간 애플리케이션에 적합합니다.
디지털 필터: 이러한 프로세스는 디지털화 된 이산 신호를 디지털화하고 현대적인 통신 장치 및 컴퓨터 시스템에 널리 사용됩니다. 그들은 신호 데이터에 대한 수학적 작업을 수행하여 오디오 처리 및 통신과 같은 응용 프로그램에서 유연성과 정밀도를 제공합니다.
주파수 대역 별 필터 유형 :
저역 통과 필터: 이들은 저주파 신호가 고주파 신호를 통과 할 수있게합니다. 신호에서 소음과 간섭을 제거하는 데 매우 효과적입니다. 예를 들어, 저역 통과 필터는 고주파 노이즈를 제거하여 센서 출력을 정화 할 수 있습니다.
고역 통과 필터: 이들은 고주파 신호가 저주파 또는 DC 신호를 통과하고 감쇠시킬 수 있도록 허용합니다. 이들은 이미지 처리의 가장자리 강조 또는 오디오 신호에서 HUM을 제거하는 것과 같은 신호 사전 강화에 종종 사용됩니다.
대역 통과 필터:이 범위 내에서 신호가 특정 주파수 범위 내에서 통과 할 수 있도록 허용합니다. 이들은 특정 스테이션으로 조정하는 무선 수신기와 같은 주파수 선택 및 신호 추출이 필요한 응용 프로그램에 적합합니다.
밴드 스톱 필터: 이러한 주파수 대역 내에서 신호를 억제하면서 밴드 외부의 신호가 통과 할 수 있습니다. 오디오 장비의 전력선 간섭 제거와 같은 특정 주파수 범위를 차단하는 시나리오에서 사용됩니다.
모든 통과 필터: 이들은 평평한 주파수 응답을 가지며 주파수를 약화시키지 않습니다. 기존 필터링보다는 위상 보정, 지연 및 지연 등화에 사용됩니다.
설계 기술 및 구성 요소 :
수동 필터: 저항, 인덕터 및 커패시터로 구성된이 필터에는 트랜지스터 또는 앰프와 같은 활성 구성 요소가 포함되어 있지 않습니다. 구조가 간단하고 비용 효율적이며 안정적이며 RF 응용 프로그램 및 전원 공급 장치에 일반적으로 사용됩니다.
활성 필터: 여기에는 작동 증폭기와 같은 전자 증폭 성분이 포함되어 약한 신호의 향상을 가능하게합니다. 신호 증폭이 필요한 응용 분야에 적합하며 수동 필터에 비해 더 높은 성능 및보다 복잡한 응답 특성을 달성 할 수 있습니다.
장착 유형 :
온보드 필터: 이들은 공간과 통합이 중요한 고려 사항 인 장치 및 시스템에 사용되는 회로 보드에 직접 통합됩니다.
패널 필터: 더 크고 독립형이 필터는 일반적으로 주 회로와 별개의 랙이나 패널에 장착됩니다. 편리한 검사 및 유지 보수가 필요한 응용 프로그램에 이상적입니다.
특수 필터 :
Chebyshev 필터: 이들은 통과 대역 또는 정지 대역에 잔물결이있어 특정 주파수 범위 내에서 더 나은 제어 정밀도를 제공합니다. 급격한 컷오프 특성이 필요한 응용 프로그램에 적합합니다.
가우스 필터: 이들은 가우시안 기능을 사용하여 무게 선택을 위해 선형의 부드러운 저역 통과 필터입니다. 가우스 노이즈를 효과적으로 제거하고 신호 또는 이미지 처리의 노이즈 감소에 사용됩니다.
저역 통과 필터
기본 구조 :OP-AMP, 저항 및 커패시터로 구성됩니다. 일반적인 1 차 저역 통과 필터는 하나의 OP-AMP, 하나의 저항 및 하나의 커패시터 만 포함 된 간단한 구조를 가지고 있습니다. 여기에서 OP-AMP는 증폭 및 버퍼링의 역할을 수행하여 필터의 출력을보다 안정적으로 만듭니다.
작업 원칙 :입력 신호의 주파수가 컷오프 주파수보다 낮을 때, 용량 성 리액턴스는 크고 신호는 주로 저항을 통해 전송되며, 감쇠없이 거의 출력됩니다. 주파수가 컷오프 주파수보다 높으면 용량 성 리액턴스가 급격히 감소하고, 대부분의 신호는 커패시터에 의해 분로되며 출력 신호는 상당히 감쇠됩니다.
응용 프로그램 시나리오 :오디오 장비, 전원 공급 장치 리플 필터링 등의베이스 향상에 일반적으로 사용됩니다. 예를 들어 DC 전원 공급 장치에서 저역 통과 필터는 AC 구성 요소를 필터링하여 안정적인 DC 출력을 제공 할 수 있습니다.
고역 통과 필터
기본 구조 :또한 OP-AMP, 저항 및 커패시터로 구성되지만 커패시터 및 저항의 연결 모드는 저역 통과 필터의 연결 모드와 다릅니다. 1 차 고역 통과 필터에서 커패시터는 신호 경로에 직렬로 연결되고 저항이 접지됩니다.
작업 원칙 :고주파 신호의 경우 용량 성 반응물이 작기 때문에 신호는 커패시터를 통해 출력 끝으로 부드럽게 전달할 수 있습니다. 저주파 신호는 큰 용량 성 리액턴스로 인해 통과하기가 어렵지만 대부분은 저항을 통과하여 저주파 신호의 억제를 실현합니다.
응용 프로그램 시나리오 :오디오 장비의 고음 조정, DC 오프셋 제거 등에 널리 사용되는 오디오 증폭기에서 고역 통과 필터는 오디오 신호에서 저주파 노이즈를 제거 할 수있어 트레블이 더 선명해질 수 있습니다.
대역 통과 필터
대역 통과 필터는 특정 주파수 범위 내의 신호를 통과 할 수 있습니다. 이 주파수 범위는 하한 컷오프 주파수와 상단 컷오프 주파수에 의해 결정되며, 그들 사이의 주파수 대역을 통과 대역이라고합니다.
대역 통과 필터 회로도
기본 구조 :저역 통과 필터와 고역 통과 필터를 직렬로 연결하여 형성 할 수 있습니다. 통과 대역 범위는 두 필터의 컷오프 주파수를 합리적으로 설정하여 결정됩니다. OP-AMP는 증폭 기능을 제공 할뿐만 아니라 두 필터의 특성을 잘 결합합니다.
작업 원칙 :입력 신호의 주파수가 통과 대역 내에 있으면 고역 통과 필터와 저역 통과 필터를 통과하여 부드럽게 출력 할 수 있습니다. 주파수가 하한 컷오프 주파수보다 낮을 때, 고역 통과 필터에 의해 억제된다; 주파수가 상단 컷오프 주파수보다 높으면 저역 통과 필터에 의해 감쇠됩니다.
응용 프로그램 시나리오 :특정 주파수의 캐리어 신호를 추출하기 위해 통신 수신 시스템에 사용됩니다. 심전도와 같은 의료 장비에서 심장 전기 신호의 특정 주파수 성분을 선별합니다.
밴드 스톱 필터
밴드 스톱 필터의 역할은 특정 주파수 범위 내에서 신호를 차단하는 것입니다.이 주파수 범위 내에서는 하부 및 상단 컷오프 주파수에 의해 정의되며,이 주파수 대역을 정지 대역이라고합니다.
밴드 정지 필터 회로도
기본 구조 :일반적으로 저역 통과 필터와 병렬로 연결된 고역 통과 필터로 구성됩니다. 여기서 OP-AMP는 신호 중첩의 역할을 수행하여 두 필터의 출력 신호를 합성합니다.
작업 원칙 :입력 신호의 주파수가 정지 대역 내에 있으면 저역 통과 필터 나 고역 통과 필터를 통과 할 수 없으므로 출력 신호가 상당히 감쇠됩니다. 주파수가 하한 컷오프 주파수보다 낮은 경우 저역 통과 필터를 통해 출력 할 수 있습니다. 주파수가 상단 컷오프 주파수보다 높으면 고역 통과 필터를 통해 출력 할 수 있습니다.
응용 프로그램 시나리오 :주로 전력 시스템에서 50Hz 또는 60Hz 전력 주파수 간섭을 필터링하는 것과 같은 특정 주파수의 간섭을 제거하는 데 사용됩니다. 오디오 처리에서 특정 주파수의 노이즈 제거.
결론
전자 기술의 지속적인 개발로 인해 필터의 성능 요구 사항은 더 좁은 통과 대역 및 가파른 롤오프 특성과 같이 점점 높아지고 있습니다. 앞으로 디지털 신호 처리 기술을 결합한 하이브리드 필터는 개발 추세가되어 애플리케이션 필드를 더욱 확대 할 수 있습니다. 이 필터의 작업 원리와 설계 방법을 마스터하는 것은 전자 엔지니어에게는 중요합니다. 다양한 전자 시스템의 설계 및 최적화를위한 견고한 기반을 제공 할 수 있기 때문입니다.
SIC의 뜨거운 판매 제품
71421LA55J8 UPD44165184BF5-E40-EQ3-A SST39VF800A-70-4C-B3KE IS66WV1M16DBLL-55BLI-TR AS4C32M16SB-7BIN W25Q16FWSNIG
AS7C34098A-20JIN 752369-581-C W957D6HBCX7I TR IS61LPS12836EC-200B3LI MX25L12875FMI-10G QG82915PL
제품 정보가 있습니다Sic Electronics Limited. 제품에 관심이 있거나 제품 매개 변수가 필요한 경우 언제든지 온라인으로 문의하거나 이메일을 보내주십시오 : sales@sic-chip.com.
운영 앰프 필터 자주 묻는 질문 [FAQ]
기본 개념 및 분류
작동 증폭기 필터는 무엇입니까?
작동 증폭기 필터는 저항 및 커패시터와 같은 수동 구성 요소와 결합 된 코어 활성 장치로서 작동 증폭기로 구성된 전자 회로입니다. 입력 신호의 특정 주파수 구성 요소를 선택적으로 통과 또는 감쇠시키는 데 사용되며 저역 통과, 고역 통과, 대역 통과, 밴드 스톱 및 기타 유형으로 나눌 수 있습니다.
활성 필터와 수동 필터의 주요 차이점은 무엇입니까?
활성 필터에는 작동 증폭기와 같은 활성 구성 요소가 포함되며, 제어 가능한 게인의 장점, 강한 부하 용량 및 대량 인덕터없이 가파른 필터링 특성을 달성하는 능력이 포함됩니다. 수동 필터는 단순한 구조이지만 고정 된 이득을 가진 저항, 인덕터 및 커패시터로만 구성되며 하중의 영향을 크게받습니다.
성능 매개 변수
필터의 컷오프 주파수는 무엇을 참조합니까?
컷오프 주파수는 신호 전력이 3DB에 의해 감쇠되는 주파수를 나타냅니다. 이는 통과 대역 및 스톱 밴드를 나누는 경계입니다. 예를 들어, 저역 통과 필터의 컷오프 주파수는 고주파 신호가 상당히 약화되기 시작하는 중요한 지점입니다.
필터 순서가 성능에 어떤 영향을 미칩니 까?
순서는 회로의 에너지 저장 성분 (커패시터, 인덕터)의 수에 의해 결정됩니다. 순서가 높을수록 필터링 특성 곡선이 더 가파르고 정지 대역에서 신호의 감쇠 속도가 빨라집니다 (예 : 1 차 필터의 롤 오프 속도는 10 년당 20dB이며 2 차 필터의 속도는 10 년당 40dB입니다).
필터의 선택성을 측정하는 방법은 무엇입니까?
대역 통과 및 밴드 스톱 필터의 경우 선택성을 품질 계수 (Q 값)로 측정 할 수 있습니다. Q 값이 높을수록 통과 대역 (또는 정지 대역)이 더 좁고 특정 주파수에 대한 스크리닝 정확도가 높아집니다.
설계 및 응용 프로그램
저역 통과 필터를 설계 할 때 저항 및 커패시터 값을 선택하는 방법은 무엇입니까?
공식 FC = 1/2πRC를 통해 목표 컷오프 주파수 FC에 따라 계산할 수 있습니다. 예를 들어, 1kHz의 컷오프 주파수가 필요한 경우, 15.9kΩ 저항과 10NF 커패시터의 조합을 선택할 수 있습니다 (r = 1/2πFCC).
고역 통과 필터가 DC 오프셋을 제거 할 수있는 이유는 무엇입니까?
고역 통과 필터는 저주파 신호 (주파수가 0 인 DC 신호 포함)를 상당히 감쇠합니다. DC 신호는 시리즈 커패시터를 통과 할 수 없으므로 DC 오프셋을 제거합니다.
대역 통과 필터의 통과 대역 범위는 어떻게 결정됩니까?
하위 컷오프 주파수에 의해 공동으로 결정됩니다 (F낮은) 및 상단 컷오프 주파수 (f높은). 통과 대역은 f의 주파수 범위입니다낮은f높은, 일반적으로 고역 통과 필터를 계단식으로 확보하여 실현됩니다 (F 설정낮은)및 저역 통과 필터 (설정 f높은).
밴드 스톱 필터는 어떤 시나리오에서 가장 일반적으로 사용됩니까?
주로 특정 주파수의 간섭 신호를 억제하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 오디오 장비에서 50Hz/60Hz 전력 주파수 간섭을 필터링하고 통신 시스템에서 인접 채널의 간섭 신호를 차단합니다.
실제 사용 문제
작동 증폭기의 공급 전압이 필터의 성능에 영향을 미칩니 까?
예, 그렇습니다. 공급 전압은 필터가 처리 할 수있는 최대 신호 진폭을 결정합니다. 입력 신호 진폭이 공급 범위를 초과하면 신호 왜곡을 유발할 수 있습니다. 동시에 일부 필터의 주파수 응답 특성도 공급 전압으로 변경됩니다.
필터의 노이즈 간섭을 줄이는 방법은 무엇입니까?
레이아웃 중에 신호 경로는 고주파 노이즈 소스에서 짧고 직선해야합니다. 저 잡기 운영 앰프를 선택하고 합리적인 전원 공급 장치 디퍼 커플 링 커패시터를 설정하십시오. 고정밀 응용의 경우 전자기 간섭을 줄이기 위해 차폐 조치를 채택 할 수 있습니다.
사용하지 않는 작동 증폭기 핀을 처리하는 방법은 무엇입니까?
사용하지 않는 작동 증폭기 핀은 떠있는 상태로 두지 않아야합니다. 비 반전 입력은 접지 될 수 있고, 거꾸로 입력을 저항을 통해 접지 할 수 있으며, 출력은 거꾸로 입력 (통일 혜택 팔로워 형성)으로 단락 될 수 있습니다.
필터의 대역폭과 신호 처리 속도의 관계는 무엇입니까?
대역폭이 넓을수록 필터가 처리 할 수있는 신호 주파수 범위가 더 넓어 고속 신호 처리에 적합합니다. 그러나 지나치게 넓은 대역폭이 더 많은 노이즈를 소개 할 수 있으므로 실제 신호 주파수 범위에 따라 적절한 대역폭이있는 필터를 선택해야합니다.
위시리스트 (0 항목)