FILTER AKTIF: KARAKTERISTIK, URUTAN PERTAMA DAN KEDUA - TEKNOLOGI

Filter aktif adalah filter yang memiliki sumber terkontrol atau elemen aktif, seperti amplifier operasional, transistor, atau tabung vakum. Melalui rangkaian elektronik, filter memungkinkan untuk melakukan pemodelan fungsi transfer yang mengubah sinyal masukan dan memberikan sinyal keluaran sesuai dengan desain.

Konfigurasi filter elektronik biasanya selektif dan kriteria pemilihannya adalah frekuensi sinyal input. Karena hal di atas, tergantung pada jenis rangkaian (secara seri atau paralel) filter akan memungkinkan lewatnya sinyal tertentu dan akan menghalangi lewatnya sisanya.

Dengan cara ini, sinyal keluaran akan dikarakterisasi dengan disempurnakan sesuai dengan parameter desain rangkaian yang menyusun filter.

karakteristik

- Filter aktif adalah filter analog, artinya filter ini memodifikasi sinyal analog (input) sebagai fungsi dari komponen frekuensi.

- Berkat adanya komponen aktif (penguat operasional, tabung vakum, transistor, dll.), Jenis filter ini meningkatkan satu bagian atau seluruh sinyal keluaran, sehubungan dengan sinyal masukan.

Ini karena penguatan daya dengan menggunakan penguat operasional (OPAMS). Hal ini memudahkan untuk mendapatkan resonansi dan faktor kualitas tinggi, tanpa perlu menggunakan induktor. Pada bagiannya, faktor kualitas -juga dikenal sebagai faktor Q- adalah ukuran ketajaman dan efisiensi resonansi.

- Filter aktif dapat menggabungkan komponen aktif dan pasif. Yang terakhir adalah komponen dasar rangkaian: resistor, kapasitor, dan induktor.

- Filter aktif memungkinkan koneksi berjenjang, dikonfigurasi untuk memperkuat sinyal dan memungkinkan integrasi antara dua atau lebih sirkuit jika perlu.

- Jika rangkaian memiliki penguat operasional, tegangan keluaran rangkaian dibatasi oleh tegangan saturasi elemen-elemen ini.

- Bergantung pada jenis rangkaian, dan peringkat elemen aktif dan pasif, filter aktif dapat dirancang untuk memberikan impedansi masukan tinggi dan impedansi keluaran kecil.

- Pembuatan filter aktif lebih ekonomis dibandingkan dengan jenis rakitan lainnya.

- Untuk mengoperasikan, filter aktif membutuhkan catu daya, sebaiknya yang simetris.

Filter urutan pertama

Filter orde pertama digunakan untuk melemahkan sinyal yang berada di atas atau di bawah derajat penolakan, dalam kelipatan 6 desibel setiap kali frekuensinya digandakan. Jenis penyiapan ini biasanya diwakili oleh fungsi transfer berikut:

Saat memecah pembilang dan penyebut ekspresi, kita memiliki:

- N (jω) adalah polinomial derajat ≤ 1

- t adalah kebalikan dari frekuensi sudut filter

- W _c adalah frekuensi sudut filter, dan diberikan oleh persamaan berikut:

Dalam ekspresi ini f _c adalah frekuensi cutoff filter.

Frekuensi cutoff adalah frekuensi batas filter yang diinduksi oleh redaman sinyal. Bergantung pada konfigurasi filter (jalur rendah, jalur tinggi, jalur jalur, atau jalur eliminasi), efek desain filter disajikan secara tepat dari frekuensi pemutusan.

Dalam kasus tertentu dari filter orde pertama, ini hanya bisa low pass atau high pass.

Filter lolos rendah

Jenis filter ini memungkinkan frekuensi yang lebih rendah untuk melewatinya, dan melemahkan atau menekan frekuensi di atas frekuensi cutoff.

Fungsi transfer untuk low-pass filter adalah sebagai berikut:

Respons amplitudo dan fase dari fungsi transfer ini adalah:

Filter low-pass aktif dapat memenuhi fungsi desain menggunakan resistor input dan grounding, bersama dengan op-amp dan konfigurasi kapasitor dan resistor paralel. Di bawah ini adalah contoh rangkaian inverter low pass aktif:

Parameter dari fungsi transfer rangkaian ini adalah:

Filter lolos tinggi

Pada bagiannya, filter akses tinggi memiliki efek sebaliknya, dibandingkan dengan filter akses rendah. Dengan kata lain, jenis filter ini melemahkan frekuensi rendah dan membiarkan frekuensi tinggi lewat.

Bahkan, tergantung pada konfigurasi sirkuit, filter high-pass aktif dapat memperkuat sinyal jika memiliki penguat operasional yang diatur secara khusus untuk tujuan itu. Fungsi transfer filter high-pass aktif orde pertama adalah sebagai berikut:

Respons amplitudo dan fase sistem adalah:

Filter high pass aktif menggunakan resistor dan kapasitor secara seri pada input rangkaian, serta resistor di jalur pelepasan ke ground, untuk berfungsi sebagai impedansi umpan balik. Berikut adalah contoh rangkaian inverter high pass aktif:

Parameter dari fungsi transfer rangkaian ini adalah:

Filter urutan kedua

Filter orde dua biasanya diperoleh dengan membuat koneksi filter orde pertama secara seri, untuk mendapatkan rakitan yang lebih kompleks yang memungkinkan untuk menyetel frekuensi secara selektif.

Ekspresi umum untuk fungsi transfer filter orde dua adalah:

Saat memecah pembilang dan penyebut ekspresi, kita memiliki:

- N (jω) adalah polinomial derajat ≤ 2.

- W _o adalah frekuensi sudut filter, dan diberikan oleh persamaan berikut:

Dalam persamaan ini f _o adalah frekuensi karakteristik filter. Jika memiliki rangkaian RLC (resistansi, induktor dan kapasitor dalam seri), frekuensi karakteristik filter sesuai dengan frekuensi resonansi filter.

Pada gilirannya, frekuensi resonansi adalah frekuensi di mana sistem mencapai derajat osilasi maksimumnya.

- ζ adalah faktor redaman. Faktor ini menentukan kemampuan sistem untuk meredam sinyal input.

Selanjutnya, dari faktor redaman, faktor kualitas filter diperoleh melalui ekspresi berikut:

Bergantung pada desain impedansi rangkaian, filter aktif urutan kedua dapat berupa: filter akses rendah, filter jalur tinggi, dan filter jalur pita.

Aplikasi

Filter aktif digunakan dalam jaringan listrik untuk mengurangi gangguan pada jaringan, akibat koneksi beban non-linier.

Gangguan ini dapat diserap dengan menggabungkan filter aktif dan pasif, dan berbagai impedansi input dan pengaturan RC di seluruh perakitan.

Pada jaringan listrik tenaga, filter aktif digunakan untuk mengurangi harmonisa arus yang bersirkulasi melalui jaringan antara filter aktif dan node pembangkit tenaga listrik.

Demikian juga, filter aktif membantu menyeimbangkan arus balik yang bersirkulasi melalui netral, dan harmonisa yang terkait dengan aliran arus ini dan tegangan sistem.

Selain itu, filter aktif memainkan peran yang sangat baik dalam mengoreksi faktor daya sistem kelistrikan yang saling berhubungan.

Referensi

Filter aktif (sf). Universitas Eksperimental Nasional Táchira. Negara Bagian Táchira, Venezuela. Dipulihkan dari: unet.edu.ve
Lamich, M. (2001). Filter Aktif: Pendahuluan dan Aplikasi. Universitat Politècnica de Catalunya, Spanyol. Diperoleh dari: crit.upc.edu
Miyara, F. (2004). Filter aktif. Universitas Nasional Rosario. Argentina. Diperoleh dari: fceia.unr.edu.ar
Gimenez, M (sf). Teori sirkuit II. Universitas Simon Bolivar. Negara Bagian Miranda, Venezuela. Diperoleh dari: labc.usb.ve
Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Filter aktif. Diperoleh dari: es.wikipedia.org
Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Filter elektronik. Diperoleh dari: es.wikipedia.org

FILTER AKTIF: KARAKTERISTIK, URUTAN PERTAMA DAN KEDUA - TEKNOLOGI - 2025