Ein Filter kann unter Bezugnahme auf verschiedene Bereiche wie Chemie, Optik, Ingenieurwesen, Turbulenzmodellierung, Ingenieurwesen, Computer, Philosophie und Signalverarbeitung definiert werden. Betrachten wir Signalverarbeitungsfilter. Filter können als ein Gerät definiert werden, das zum Entfernen unnötiger Teile oder Teile des Signals verwendet wird. Dieses Entfernen unnötiger Teile des Signals wird als Filterprozess bezeichnet. Diese Signalverarbeitungsfilter werden in verschiedene Typen eingeteilt, wie z elektronische Filter , digitale Filter und analoge Filter.
Analoge Filter
Analogfilter werden typischerweise in der Elektronik verwendet und gelten als Grundbaustein der Signalverarbeitung. Diese analogen Filter werden verwendet, um Audiosignale vor dem Anlegen an Lautsprecher zu trennen. Das Trennen und Kombinieren mehrerer Telefongespräche auf einem einzigen Kanal kann mit analogen Filtern erfolgen. Die Auswahl eines bestimmten Radiosenders aus dem Funkempfänger durch Zurückweisen aller anderen Kanäle kann mit analogen Filtern erfolgen.
Die sich kontinuierlich ändernden Signale (analoge Signale) können mit passiven linearen elektronischen Analogfiltern betrieben werden, die aus passiven Elementen wie Widerständen, Kondensatoren und Induktivitäten bestehen. Diese analogen Filter werden häufig verwendet, um bestimmte Frequenzkomponenten zuzulassen, indem andere von analogen oder kontinuierlichen Zeitsignalen verworfen werden.
Arten von analogen Filtern
Die linearen Analogfilter können als Netzwerksynthesefilter, Bildimpedanzfilter und einfache Filter aufgeführt werden. Die Netzwerksynthesefilter werden wiederum als Butterworth-Filter, Chebyshev-Filter, Elliptic-Filter oder Cauer-Filter, Bessel-Filter, Gauß-Filter, Optimum-L-Filter (Legendre) und Linkwithz-Riley-Filter klassifiziert. Die Bildimpedanzfilter werden ferner als Konstant-k-Filter, m-abgeleitetes Filter, allgemeine Bildfilter, Zobel-Netzwerk, Gitterfilter, überbrückter T-Verzögerungsentzerrer, zusammengesetztes Bildfilter und mm-Filter klassifiziert. Das RC-Filter, das RL-Filter, das LC-Filter und das RLC-Filter werden als einfache Filter bezeichnet.
Analoges Filterdesign
Das analoge Filterdesign umfasst analoge Filterübertragungsfunktionen, Pole und Nullen von analogen Filtern, den Frequenzgang von analogen Filtern, den Ausgangsgang und verschiedene Arten von analogen Filtern. Die Filtermethoden für das analoge Filterdesign werden als auf Butterworth-, Chebyshev- und Elliptic-Filtermodellen basierende Übertragungsfunktion mit der Reihenfolge „n“ klassifiziert.
Butterworth Filter
Butterworth Filter Design
Das Butterworth oder maximal flacher Filter hat einen flachen (mathematisch so viel wie möglich) Frequenzgang. Die „Backsteinmauer“ des analogen Tiefpassfilters (Butterworth), die als Standardnäherungen für verschiedene Filterreihenfolgen definiert werden kann, ist in der folgenden Abbildung dargestellt (einschließlich des idealen Frequenzgangs).
Butterworth Filter Idealer Frequenzgang
Wenn wir die Reihenfolge des Butterworth-Filters erhöhen, werden auch die kaskadierten Stufen des Butterworth-Filterdesigns erhöht. Wie in der obigen Abbildung gezeigt, kommt die Filter- und Mauerreaktion näher zusammen. Im Allgemeinen werden die linearen Analogfilter unter Verwendung verschiedener Topologien realisiert, das Butterworth-Filter kann unter Verwendung der Cauer-Topologie oder der Sallen-Key-Topologie realisiert werden.
Chebyshev Filter
Die Chebysev-Filter sind nach Pafnufy Chebyshev benannt, der die mathematischen Berechnungen von abgeleitet hat Chebyshev Filter . Der Fehler zwischen der Charakteristik des idealisierten Filters und dem tatsächlichen Filter kann unter Verwendung der Eigenschaft des Chebyshev-Filters verringert werden.
Chebyshev Filter
Diese Chebyshev-Filter werden weiter als Chebyshev-Filter vom Typ 1 und Typ 2 klassifiziert. Die Filter vom Typ 1 sind vom Basistyp und die Verstärkung oder Amplitudenantwort ist eine Winkelfrequenzfunktion der n-ten Ordnung des analogen Tiefpassfilters (LPF - wenn wir analoge Filter betrachten). Der Chebyshev-Filter vom Typ 2 ist ein ungewöhnlicher Typ und ein inverser Filter.
Arten von Chebyshev-Filtern
Einfache analoge Filter
RC Filter
RC-Filterschaltung
Die einfachen Stromkreise aus Widerstand und Kondensator, die von einer Strom- oder Spannungsquelle angesteuert werden, wirken als analoge Filter. Diese RC-Filterschaltungen werden zum Filtern eines Signals verwendet, so dass sie bestimmte Frequenzen blockieren und andere Frequenzen passieren lassen. Die RC-Filterschaltung kann in Reihe geschaltet werden RC-Schaltung oder parallele RC-Schaltung wie in der obigen Abbildung gezeigt.
LC-Filter
LC-Filterschaltung
Der einfache elektrische Stromkreis aus Induktor und Kondensator wirkt als LC-Filter, der auch als abgestimmter Stromkreis oder Resonanzkreis oder Tankkreis bezeichnet wird. Diese LC-Schaltung verhält sich auch wie ein elektrischer Resonator. Die LC-Schaltungen werden verwendet, um Signale zu erzeugen oder Signale mit einer bestimmten Frequenz aufzunehmen. Das LC-Filter kann wie in der obigen Abbildung gezeigt als Serien-LC-Schaltung oder Parallel-LC-Schaltung angeschlossen werden.
RL-Filter
RL Filterschaltung
Die einfache elektrische Widerstands-Induktor-Schaltung wirkt als RL-Filterschaltung, die unter Verwendung einer Strom- oder Spannungsquelle angesteuert wird und aus dem Widerstand und der Induktivität besteht. Das RL-Filter kann wie in der obigen Abbildung gezeigt als Serien-RL-Schaltung oder Parallel-RL-Schaltung angeschlossen werden.
RLC-Filter
RLC-Filterschaltung
Der einfache elektrische Widerstand-Induktor-Kondensator-Schaltkreis wirkt als RLC-Filterschaltung, der Widerstand, der Kondensator und der Induktor können in Reihe oder parallel geschaltet werden, um ein Reihen-RLC-Filter oder ein paralleles RLC-Filter zu bilden. Diese RLC-Filterschaltung bildet einen harmonischen Oszillator für Strom und schwingt wie eine LC-Schaltung mit. Hier können die Schwingungen jedoch durch Einführen eines Widerstands verringert werden, und dieser Effekt wird als Dämpfung bezeichnet.
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