전기 필터 — 정의, 분류, 특성, 주요 유형

산업용 에너지원은 실용적인 정현파 전압 곡선... 동시에 여러 경우에 주기적 교류 및 전압은 고조파와 크게 다릅니다.

전기 필터는 정류기, 진폭 변조된 고주파 진동을 상대적으로 느린 신호 전압 변화로 변환하는 복조기 및 기타 유사한 장치에서 전압파를 평활화하는 데 사용할 수 있습니다.

가장 간단한 경우 부하와의 직렬 연결로 자신을 제한할 수 있습니다. 인덕터, 고조파 차수가 증가함에 따라 저항이 증가하고 저주파 발진의 경우 상대적으로 작고 일정한 구성 요소의 경우 훨씬 더 작습니다. U자형, T자형, L자형 필터를 사용하는 것이 더 효과적입니다.

전기 필터의 기본 정의 및 분류

필터의 선택성은 입력으로 들어오는 전류의 전체 주파수 스펙트럼에서 유용한 신호에 내재된 특정 주파수 범위를 선택하는 기능입니다.

좋은 선택도를 얻기 위해 필터는 최소한의 감쇠로 원하는 신호 고유의 주파수에서 전류를 통과시키고 다른 모든 주파수에서 전류에 대해 최대 감쇠를 가져야 합니다. 이 필터에 따라 다음과 같이 정의할 수 있습니다.

전기 필터는 감쇠(대역폭)가 거의 없는 특정 주파수 대역에서 전류를 전송하고 이 대역 외부의 주파수를 가진 전류를 전송하는 4극 장치라고 합니다. 전송 대역).

회로 구조에 따라 필터는 체인(열) 필터와 브리지 필터로 나뉩니다. 체인 필터는 T자형, P자형, L자형 브리지 회로에 따라 만들어진 필터입니다. 브리지 필터는 브리지 회로에 만들어진 필터입니다.

요소의 특성에 따라 필터는 다음과 같이 나뉩니다.

• LC — 인덕턴스와 커패시턴스인 요소;

• RC — 활성 저항 및 용량인 요소

• 공진기 — 그 요소가 공진기입니다.

필터 회로에 존재하는 에너지원에 따라 다음과 같이 나뉩니다.

• 수동 - 회로에 에너지원을 포함하지 않음;

• 능동 - 램프 또는 수정 증폭기 형태의 회로에 에너지 원을 포함합니다. 활성 요소 필터라고도 합니다.

필터 성능의 완전한 특성화를 위해서는 감쇠, 위상 편이 및 특성 임피던스의 주파수 의존성을 포함하는 전기적 특성을 알아야 합니다.

가장 좋은 필터는 최소한의 요소로 다음을 포함하는 필터입니다.

• 감쇠 특성의 최대 기울기;

• 비전송 대역에서 높은 감쇠;

• 통과 대역의 최소 및 일정한 감쇠;

• 통과대역에서 특성 임피던스의 최대 불변성;

• 선형 위상 응답;

• 주파수 대역과 폭을 쉽고 부드럽게 조정할 수 있습니다.

• 다음에 의존하지 않는 특성의 불변성: 필터 입력에 작용하는 전압(전류), 환경의 온도 및 습도, 외부 전기 및 자기 방해의 영향;

• 다른 주파수 범위에서 작동하는 능력;

• 필터의 크기, 무게 및 비용은 최소로 유지되어야 합니다.

불행히도 특성이 이러한 모든 요구 사항을 충족하는 단일 기본 유형의 필터는 없습니다. 따라서 특정 조건에 따라 이러한 유형의 필터가 사용되며 그 특성은 기술 요구 사항을 가장 잘 충족합니다. 매우 자주 다양한 유형의 기본 연결로 구성된 복잡한 회로에 필터를 적용해야 합니다.

가장 일반적인 유형의 필터

무화과에서. 그림 1은 수신기 rpr과 정류기 V 사이에 연결된 인덕터 L과 커패시터 C가 있는 간단한 L자형 필터의 다이어그램을 보여줍니다.

모든 주파수에서 교류 전류는 상당한 인덕터 저항을 충족하고 병렬 연결된 커패시터는 병렬 분기를 따라 잔류 고주파 전류를 전달합니다. 이는 부하의 전압 리플을 크게 줄입니다. rNS.

둘 이상의 유사한 링크로 구성된 필터도 사용할 수 있습니다. 때로는 인덕터 대신 저항이 있는 간단한 필터가 사용됩니다.

쌀. 1.가장 단순한 스무딩 L자형 전기 필터

더 발전된 것은 그들이 사용하는 공진 필터입니다. 공명 현상.

인덕터와 커패시터가 직렬로 연결될 때 fwL = 1 / (kwV)일 때 회로는 주파수 fw에서 가장 높은 전도성(활성)을 가지며 공진에 가까운 주파수 대역에서 매우 높은 전도성을 갖습니다. 이 회로는 간단한 대역 통과 필터입니다.

인덕터와 커패시터가 병렬로 연결되면 이러한 회로는 공진 주파수에서 가장 낮은 전도성을 가지며 공진 주파수에 가까운 주파수 대역에서 상대적으로 낮은 전도성을 갖습니다. 이러한 필터는 특정 주파수 대역에 대한 차단 필터입니다.

간단한 대역 통과 필터의 성능을 향상시키기 위해 수신기에 병렬로 인덕터와 커패시터를 서로 병렬로 연결하는 방식(그림 2)을 사용할 수 있습니다. 이러한 회로는 또한 염소의 주파수와 공진하도록 조정되며 선택된 주파수 대역의 전류에 대해 매우 높은 저항을 나타내고 다른 주파수의 전류에 대한 저항은 훨씬 적습니다.

쌀. 2. 간단한 대역통과 필터의 개략도

특정 주파수에서 변조된 발진을 생성하는 변조기에 유사한 필터를 사용할 수 있습니다. 저주파 신호 전압 Uc는 변조된 고주파 발진으로 변환되는 변조기 M에 적용되고 필터는 부하 rNS에 공급되는 필요한 주파수에서 전압을 분리합니다.

예를 들어, 비정현파 교류 전류가 회로를 통해 흐르고 매우 큰 3차 및 5차 고조파 전류가 수신기 전류 곡선에서 제거된다고 가정합니다.다음으로 회로의 세 번째 및 다섯 번째 고조파에 대해 공진하도록 조정된 두 개의 회로를 교대로 포함합니다(그림 3, a).

3w의 주파수에 대해 공진으로 조정된 왼쪽 라인 임피던스는 해당 주파수에 대해 매우 크고 다른 모든 고조파에 대해서는 작습니다. 비슷한 역할이 주파수 5w에 대해 공진으로 조정된 오른쪽 회로에서 수행됩니다. 따라서 입력 수신기의 전류 곡선에는 세 번째 및 다섯 번째 고조파가 거의 포함되지 않으며(그림 3, b), 이는 필터.

쌀. 3. 3차 및 5차 고조파에 대해 공진하도록 조정된 직렬 연결된 공진 회로가 있는 체계: a - 회로도; b - 수신기의 전압 및 회로 및 전류 곡선 곡선

쌀. 4. 대역 통과 필터 출력 전압 곡선

경우에 따라 보다 정교한 대역 통과 필터와 특정 주파수에서 시작하는 진동을 통과하거나 통과하지 않는 차단 필터가 수행됩니다. 이러한 필터는 T자형 또는 U자형 연결로 구성됩니다.

필터의 작동 원리는 예를 들어 대역 통과 필터와 같은 주파수의 주파수 대역에서 n + 1 주파수에서 공진이 발생한다는 것입니다. 여기서 n은 연결 수입니다. 세 개의 연결로 구성된 이러한 필터에 대한 곡선 Uout = f(w)가 그림 1에 나와 있습니다. 4. 공명은 주파수 w1, w2, w3 및 w4에서 발생합니다.

이 주제에 대해서도 다음을 참조하십시오. 파워 필터 그리고주파수 변환기용 입력 및 출력 필터