ניתן להגדיר פילטר בהתייחס לתחומים שונים כגון כימיה, אופטיקה, הנדסה, מודל טורבולנס, הנדסה, מחשוב, פילוסופיה ועיבוד אותות. הבה נבחן פילטרים לעיבוד אותות, ניתן להגדיר פילטר כמכשיר המשמש להסרת חלק או חלקים מיותרים של האות. הסרה זו של חלקים מיותרים של האות נקראת כתהליך סינון. מסנני עיבוד אותות אלה מסווגים לסוגים שונים כגון פילטרים אלקטרוניים , פילטרים דיגיטליים, ומסננים אנלוגיים.
מסננים אנלוגיים
מסנן אנלוגי משמש בדרך כלל באלקטרוניקה ונחשב כאבן בניין בסיסית לעיבוד אותות. פילטרים אנלוגיים אלה משמשים להפרדת אותות שמע לפני החלתם על רמקולים. כדי להפריד ולשלב מספר שיחות טלפון בערוץ יחיד ניתן לעשות זאת באמצעות פילטרים אנלוגיים. לבחירת תחנת רדיו מסוימת ממקלט הרדיו על ידי דחיית כל הערוצים האחרים ניתן לעשות זאת באמצעות פילטרים אנלוגיים.
ניתן להפעיל את האותות המשתנים ללא הרף (אותות אנלוגיים) באמצעות פילטרים אנלוגיים אלקטרוניים פסיביים פסיביים המורכבים מאלמנטים פסיביים כגון נגדים, קבלים ומשרנים. פילטרים אנלוגיים אלה משמשים לעתים קרובות לאפשר רכיבי תדר מסוימים על ידי דחיית אחרים מאותות זמן אנלוגיים או רציפים.
סוגי מסננים אנלוגיים
ניתן לרשום את המסננים האנלוגיים הליניאריים כמסנני סינתזת רשת, מסנני עכבת תמונה ומסננים פשוטים. מסנני סינתזת הרשת מסווגים שוב כמסנן Butterworth, מסנן Chebyshev, מסנן אליפטי או Cauer filter, Bessel filter, filter Gaussian, Optimum 'L' filter (Legendre), and Linkwithz-Riley filter. מסנני עכבת התמונה מסווגים עוד כמסנן קבוע k, מסנן שמקורו ב- m, מסנני תמונה כלליים, רשת זובל, מסנן סריג, אקולייזר T עיכוב מגושר, מסנן תמונה מרוכב ומסנן מסוג מ'מ. מסנן RC, מסנן RL, מסנן LC ומסנן RLC נקראים כמסננים פשוטים.
תכנון פילטר אנלוגי
תכנון המסנן האנלוגי כולל פונקציות העברת מסננים אנלוגיים, קטבים ואפסים של פילטרים אנלוגיים, תגובת תדרים של פילטרים אנלוגיים, תגובת פלט וסוגים שונים של פילטרים אנלוגיים. שיטות הסינון האנלוגיות של תכנון המסננים מסווגות כמודלים של מסנני Butterworth, Chebyshev ו- Elliptic המבוססים על פונקציית העברה עם סדר 'n'.
מסנן באטרוורת '
עיצוב פילטר Butterworth
ה מסנן בעוצמה בטרוורת 'או מקסימלית שטוחה בעלת תגובת תדרים שטוחה (כמה שיותר מתמטית). 'קיר לבנים' של המסנן הנמוך-אנלוגי (Butterworth), שניתן להגדירו כקירוב סטנדרטי לסדרי סינון שונים מוצג באיור שלהלן (כולל תגובת תדרים אידיאלית).
תגובת תדירות אידיאלית של מסנן Butterworth
אם נגדיל את הסדר של המסנן Butterworth, אז גם שלבי ה- cascaded של מסנן Butterworth מתגברים. לפיכך, כפי שמוצג באיור לעיל תגובת המסנן וקיר הלבנים מתקרבת. באופן כללי, המסננים האנלוגיים הליניאריים ממומשים באמצעות טופולוגיות שונות, את הפילטר Butterworth ניתן לממש באמצעות טופולוגיית Cauer או טופולוגיית Sallen-key.
מסנן צ'בישב
מסנני צ'ביסב נקראים על שם פפנופי צ'בישב שהפיק את החישובים המתמטיים של מסנני צ'בישב . ניתן להפחית את השגיאה בין המאפיין של המסנן האידיאלי לבין המסנן בפועל באמצעות המאפיין של מסנן Chebyshev.
מסנן צ'בישב
מסנני צ'בישוב אלה מסווגים עוד כמסננים מסוג 1 וצ'בישב. המסננים מסוג 1 הם מסוג בסיסי ותגובת הרווח או המשרעת היא פונקציית תדר זוויתית בסדר ה- n של מסנן נמוך לעבור אנלוגי (LPF - אם ניקח בחשבון פילטרים אנלוגיים). מסנן Chebyshev מסוג 2 הוא סוג לא שכיח והוא מסנן הפוך.
סוגי מסנן Chebyshev
מסננים אנלוגיים פשוטים
מסנן RC
מעגל מסנן RC
המעגלים החשמליים הקבלים הנגדים הפשוטים המונעים על ידי מקור זרם או מתח משמשים כמסננים אנלוגיים. מעגלי מסנן RC אלה משמשים לסינון אות כך שהם חוסמים תדרים ספציפיים ומאפשרים לעבור תדרים אחרים. ניתן לחבר את מעגל המסנן RC כסדרה מעגל RC או מעגל RC מקביל כפי שמוצג באיור לעיל.
מסנן LC
מעגל מסנן LC
המעגל החשמלי המשרן הקבל הפשוט משמש כמסנן LC המכונה גם מעגל מכוון או מעגל תהודה או מעגל טנק. מעגל LC זה גם מתנהג כמו מהוד חשמלי. מעגלי ה- LC משמשים להפקת אותות או לקליטת אותות בתדר מסוים. ניתן לחבר את מסנן LC כמעגל LC סדרתי או מעגל LC מקביל כמוצג באיור לעיל.
מסנן RL
מעגל מסנן RL
המעגל החשמלי המנגן הפשוט פועל כמעגל מסנן RL המונע באמצעות מקור זרם או מתח ועשוי מהנגד והמשרן. ניתן לחבר את מסנן ה- RL כמעגל RL סדרתי או כמעגל RL מקביל כפי שמוצג באיור לעיל.
מסנן RLC
מעגל מסנן RLC
המעגל החשמלי הנגדי-משרן-קבל פועל כמעגל מסנן RLC, הנגד, הקבל והמשרן יכולים להיות מחוברים בסדרה או במקביל ליצירת מסנן RLC סדרתי או מסנן RLC מקביל. מעגל מסנן RLC זה יוצר כמתנד הרמוני לזרם ומהדהד כמו מעגל LC. אבל, כאן ניתן לרקב את התנודות על ידי הכנסת נגד והשפעה זו מכונה דעיכה.
האם אתה רוצה לדעת בפירוט אודות עיצוב פילטרים אנלוגיים ודיגיטליים מעשיים? אם אתה מעוניין לעצב פרויקטים אלקטרוניים לאחר מכן, שתף את דעותיך, הערותיך, שאילתותיך והצעותיך בקטע התגובות למטה.
