Analógový filter. Slovník analógových filtrov
Register Analógový filter Absenčný filter Aktívny filter Antialiasingový filter Šírka pásma Bandpass, BP Bandstop filter BAW, objemová akustická vlna Besselov filter Butterworthov filter Digitálny filter FIR, konečná impulzná odozva Strmosť okraja Spoločný režim filtra Zvonový filter Vysokofrekvenčný filter IIR, nekonečná impulzná odozva Hrebeňový filter Keramický filter Policový filter Line filter Notch -Filterový povrchový filter akustických vĺn, filter prítomnosti SAW kremenný filter roll-off subsonický filter low pass, TP Tschebyscheff filter Imprint 2
Aktívny filter v okruhu Sallen-Key ovládaný 1. Obvod môže pracovať ako horný alebo dolný priechod, komponenty určujúce frekvenciu sú vo vstupnom obvode a v spätnoväzbovej ceste. Pomer ohmických odporov a kapacít určuje medznú frekvenciu filtra. V prípade invertujúceho viacnásobného spätnoväzbového obvodu sa výstupný signál operačného zosilňovača aplikuje na záporný vstup zosilňovača. Rovnako ako v prípade obvodu Sallen-Key, sú komponenty určujúce frekvenciu umiestnené vo vstupnom obvode a v spätnoväzbovej ceste. Faktor zisku je ľubovoľný. Filter proti aliasingu AAF, filter proti aliasingu Aktívny filter vo viacnásobnom spätnoväzbovom obvode Aliasing je založený na interferencii vysokých frekvencií. Pretože aliasing sa môže vyskytnúť pri elektrických signáloch a opticky nasnímaných obrázkoch, 4
existujú rôzne prístupy k vyhladzovaniu. V prípade elektrických signálov sa to deje pomocou antialiasingových filtrov (AAF), čo sú dolnopriepustné filtre, ktoré sú pripojené pred A/D prevodníkom alebo elektronickým spracovaním signálu. Charakteristiky vyhladzovacieho filtra Vyhladzovacie filtre obmedzujú šírku pásma vstupných signálov tak, aby ich frekvencie zodpovedali vzorkovacej vete. Vyššie vstupné frekvencie nemôžu prejsť filtrom AAF, a preto nemôžu spôsobiť aliasing. V obrazových snímačoch je antialiasingový filter optickým mäkkým zaostrením, ktoré je umiestnené pred optikou. Účinok aliasingu je spôsobený mriežkou pixelov. Ak sú motívy zachytených obrázkov jemne štruktúrované ako mriežka pixelov, vzniknú moaré alebo dúhové farby. Tieto interferenčné efekty sú spôsobené skutočnosťou, že už nie je možné interpolovať medzi rôznymi pixelmi. Optické antialiasingové filtre pozostávajú z niekoľkých rôznych kryštálových vrstiev, ako je napríklad lítium niobát, ktoré rozbíjajú svetlo na niekoľko svetelných lúčov, polarizujú a lámu ho, smerujú na rôzne pixely obrazového snímača a aktivujú ich. Optická 5
Vlnové dĺžky antialiasingového filtra je možné meniť zmenou vzdialeností medzi vrstvami kryštálu. Šírka pásma BW, šírka pásma V komunikačných, zvukových a vysokofrekvenčných technológiách je šírka pásma špecifikovaná pre frekvenčný rozsah. Šírka pásma je frekvenčný rozsah, v ktorom sa prenášajú elektrické signály s poklesom amplitúdy až o 3 db. Je to frekvenčný rozdiel medzi hornou a dolnou frekvenciou, ktoré majú pokles amplitúdy o 3 db. Čím väčšia je šírka pásma, tým viac informácií sa dá teoreticky preniesť za jednotku času. Pre analógové systémy je šírka pásma zadaná v Hertzoch (Hz) alebo kilohertzoch (khz) alebo megahertzoch (MHz). Okrem šírky pásma, ktorá súvisí s bodom 3 dB, existuje aj jedna s názvom percentuálna šírka pásma. Táto zriedka používaná percentuálna šírka pásma sa týka rozdielu medzi najnižšou a najvyššou frekvenciou (Ft, Fh), ktorý zodpovedá 100% a je vydelený strednou frekvenciou, ktorá vyplýva zo strednej hodnoty medzi najvyššou a najnižšou frekvenciou. Podľa tejto definície môže mať šírka pásma úzkopásmového a širokopásmového prenosu hodnoty nad 100%. 6.
Bandpass, BP BPF, bandpass filter Bandpass (BP) je frekvenčne závislý štvorpól, ktorý umožňuje prechod iba frekvenciám v určitom frekvenčnom rozsahu. Pretože vlnová dĺžka frekvencie sa vyskytuje v optických prenosových systémoch, tvrdenie sa vzťahuje rovnako na frekvencie aj vlnové dĺžky. Pásmový filter je sériové pripojenie horného a dolného pásma. Takýto filter umožňuje prechod iba signálom, ktoré sú v rozsahu kmitočtov alebo vlnových dĺžok, pre ktoré je filter navrhnutý. Zvyšok frekvenčného spektra nemôže prejsť cez štvorpól. Napríklad, ak má takýto pásmový filter strednú frekvenciu 946,50 MHz a šírku pásma 3 MHz, potom umožňuje prechod všetkých frekvencií medzi 945 MHz a 948 MHz s maximálnym útlmom 3 db. V zvukovej technológii existuje ekvivalentné schéma zapojenia od zvukových a frekvenčných odoziev od spoločnosti Bandpass Engineering Society (AES) 7
Útlm a fázové správanie, ako aj skupinové oneskorenie filtrov Butterworth, Chebyshev a Butterworth, vykazujú s ohľadom na tieto parametre výrazné vlastnosti. Zatiaľ čo Besselov filter má konštantné skupinové oneskorenie a lineárne fázové správanie, Chebyshevov filter vykazuje strmý sklon po medznej frekvencii a Butterworthov filter je kompromisom medzi prenosovým chovaním oboch filtrov. Butterworthov filter je pomenovaný po britskom inžinierovi. Stephen Butterworth, ktorý správanie zdokumentoval v roku 1930. Butterworthov filter sa v podstate vyznačuje konštantným tlmením v priepustnom pásme (DB), ktoré iba mierne zvyšuje amplitúdu v oblasti medznej frekvencie. Na rozdiel od Čebyševovho filtra nemá útlmové správanie v celom priepustnom pásme žiadne zvlnenie. Butterworthov filter sa preto označuje aj ako filter s maximálnym plochým tlmením. Fázová krivka ukazuje miernu nelinearitu, skupinové oneskorenie je relatívne závislé od frekvencie. 10
Prehľad analógových, digitálnych a optických filtrov pre optické filtre s tým rozdielom, že tieto umožňujú prechod určitých vlnových dĺžok a blokovanie ostatných. Diferenciácia digitálnych filtrov je náročnejšia. Existujú ľudia, ktorí simulujú funkciu analógových filtrov, to znamená robia výber frekvencií, iní, ktorí analyzujú bitové vzory. V súhrne možno zjednodušeným spôsobom konštatovať, že v komunikačných technológiách pre 13
Hornopriepustný HPF, hornopriepustný filter Ako funkčná jednotka je hornopriepustný filter (HPF) štvorpól s funkciou závislou na frekvencii. Pomocou tohto filtra prechádzajú všetky frekvencie nad medznou frekvenciou. To zodpovedá frekvencii, pri ktorej sa amplitúda signálu znížila o 3 db v porovnaní s maximálnou amplitúdou signálu. Ekvivalentná schéma zapojenia hornopriepustného filtra zodpovedá sériovému zapojeniu kapacity (C) s indukčnosťou (L) alebo kapacity s odporom (R). Strmosť krivky filtra je pri kombinácii LC oveľa lepšia ako pri kombinácii RC. Závisí to tiež od faktora kvality komponentov a je možné ho zvýšiť pripojením niekoľkých LC prvkov do série. Sklon filtra je uvedený v db/oktávu, napríklad 12 db/oktávu alebo s vyšším sklonom 24 db/oktávu. Horná priepusť, podobne ako dolná priepusť, je základnou súčasťou filtra priepustného pásma a filtra zastavenia pásma. Vysokofrekvenčné filtre umožňujú priechod iba vysokofrekvenčným signálnym komponentom, čo znamená, že s takýmito obvodmi je možné prenášať iba zmeny. 20. sa naučíte v oblasti akustiky a frekvenčnej odozvy technológie videa s vysokým priechodom
technológie a ďalšie vysokofrekvenčné prijímacie technológie, ako sú mobilné telefóny, prijímače WLAN a základňové stanice. Ale tiež ako snímače povrchových vĺn v automobilovej technike, automatizácii budov alebo na dotykových obrazovkách SAW na určovanie polohy kurzora. Filter prítomnosti filtra prítomnosti Filtre prítomnosti a neprítomnosti sú zvukové filtre, pomocou ktorých sa zvyšujú alebo znižujú určité rozsahy tónov. Takéto filtre sa používajú v nahrávacích štúdiách na zlepšenie formantov a môžu zlepšiť akustický dojem, hlasitosť orchestrov a zrozumiteľnosť. Filtre prítomnosti majú frekvenčné charakteristiky rôznych šírok. Môžu to byť širokopásmové zvonové filtre alebo úzkopásmové zárezy alebo zárezy. Filtre prítomnosti sa zvyšujú postupne v krokoch dB. Kryštálový filter s kremenným filtrom Rezonančná krivka kremenného filtra Kremenné filtre sú pásmové filtre vysokej kvality a obrovskej strmosti. Majú monolitickú štruktúru a skladajú sa z niekoľkých viacerých rezonátorov. Na kremenný disk sa nanáša niekoľko kremenných kryštálov. Kaskádovanie rezonátorov zvyšuje už aj tak vysoký sklon kremenného filtra. 26
oveľa lepšie ako pri kombinácii RC. Závisí to tiež od kvality komponentov a dá sa zvýšiť pripojením viacerých LC prvkov do série. Dolný priechod, podobne ako horný priechod, je základnou súčasťou filtra priepustného pásma a filtra zastavenia pásma. Frekvenčná odozva dolnopriepustného filtra Dolnopriepustné filtre umožňujú priechod iba nízkofrekvenčným signálnym komponentom, čo znamená, že s takýmito obvodmi je možné prenášať iba zmeny náboja. Nie je to pulzná hrana, ktorá sa prenáša impulzom, ale pulzná strecha, ktorá nabíja kapacitu vo forme funkcie E. Matematicky táto funkcia zodpovedá integrálu, ktorý vedie aj k termínu integračný prvok. U A/D prevodníkov je vstupný signál, ktorý sa má digitalizovať, pred vzorkovaním vedený cez dolnopriepustný filter, aby bola splnená vzorkovacia veta. Tieto dolnopriepustné filtre sa nazývajú antialiasingové filtre (AAF). Čebyševov filter Čebyševov filter Na rozdiel od iných typov filtrov, ako je Besselov alebo Butterworthov filter, vykazuje Čebyševov filter silné prekročenie pri medznej frekvencii, ktorá je spôsobená silným 29
Útlm a fázové správanie, ako aj skupinové oneskorenie nasledované Chebyshevovými filtrami, ktoré znižujú útlm. Okrem toho krivka útlmu ukazuje určité zvlnenie v priepustnom pásme (DB). Fázový priebeh má silnú nelinearitu a skupinové oneskorenie je tiež silne závislé od frekvencie. Filtračná charakteristika Čebyševovho filtra je odvodená od Čebyševových polynómov. Kvôli silnému zvlneniu priepustného pásma sa impulzné a obdĺžnikové signály prenášajú so silným prekročením. Prudký pokles tlmiacej krivky po medznej frekvencii je zaujímavý a dá sa využiť v praxi. 30