ఎలక్ట్రికల్ ఫిల్టర్లు - నిర్వచనం, వర్గీకరణ, లక్షణాలు, ప్రధాన రకాలు

పారిశ్రామిక ఇంధన వనరులు ఆచరణాత్మకమైనవి సైనూసోయిడల్ వోల్టేజ్ వక్రతలు… అదే సమయంలో, అనేక సందర్భాల్లో, ఆవర్తన ప్రవాహాలు మరియు వోల్టేజీలు, హార్మోనిక్ వాటి నుండి తీవ్రంగా భిన్నంగా ఉంటాయి.

రెక్టిఫైయర్‌లలో వోల్టేజ్ తరంగాలను సున్నితంగా చేయడానికి ఎలక్ట్రికల్ ఫిల్టర్‌లను ఉపయోగించవచ్చు, ఆంప్లిట్యూడ్-మాడ్యులేటెడ్ హై-ఫ్రీక్వెన్సీ డోలనాలను సిగ్నల్ వోల్టేజ్‌లో సాపేక్షంగా నెమ్మదిగా మార్పులుగా మార్చే డెమోడ్యులేటర్లు మరియు ఇతర సారూప్య పరికరాలు.

సరళమైన సందర్భంలో, మీరు లోడ్తో సీరియల్ కనెక్షన్కు మిమ్మల్ని పరిమితం చేసుకోవచ్చు ప్రేరకాలు, దీని నిరోధకత పెరుగుతున్న హార్మోనిక్ ఆర్డర్‌తో పెరుగుతుంది మరియు తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ డోలనాలకు సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది మరియు స్థిరమైన భాగం కోసం మరింత ఎక్కువగా ఉంటుంది. U- ఆకారంలో, T- ఆకారపు మరియు L- ఆకారపు ఫిల్టర్లను ఉపయోగించడం మరింత ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది.

ఎలక్ట్రికల్ ఫిల్టర్ల ప్రాథమిక నిర్వచనాలు మరియు వర్గీకరణ

ఫిల్టర్ యొక్క సెలెక్టివిటీ అనేది దాని ఇన్‌పుట్‌లోకి ప్రవేశించే కరెంట్‌ల యొక్క మొత్తం ఫ్రీక్వెన్సీ స్పెక్ట్రం నుండి ఉపయోగకరమైన సిగ్నల్‌లో అంతర్లీనంగా ఉన్న నిర్దిష్ట శ్రేణి ఫ్రీక్వెన్సీలను ఎంచుకునే సామర్థ్యం.

మంచి సెలెక్టివిటీని పొందేందుకు, ఫిల్టర్ తప్పనిసరిగా కనీస అటెన్యుయేషన్‌తో కావలసిన సిగ్నల్‌కు స్వాభావికమైన ఫ్రీక్వెన్సీల వద్ద కరెంట్‌లను పాస్ చేయాలి మరియు అన్ని ఇతర పౌనఃపున్యాల వద్ద ప్రవాహాలకు గరిష్ట అటెన్యుయేషన్‌ను కలిగి ఉండాలి. ఈ ఫిల్టర్‌కు అనుగుణంగా, ఈ క్రింది నిర్వచనం ఇవ్వవచ్చు.

ఎలక్ట్రికల్ ఫిల్టర్‌ను ఫోర్-పోల్ పరికరం అంటారు, ఇది ఒక నిర్దిష్ట ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌లో తక్కువ అటెన్యుయేషన్ (బ్యాండ్‌విడ్త్)తో మరియు ఈ బ్యాండ్ వెలుపల ఫ్రీక్వెన్సీలతో కరెంట్‌లను ప్రసారం చేస్తుంది - అధిక అటెన్యుయేషన్‌తో లేదా సాధారణంగా చెప్పినట్లు, పాస్ చేయదు (నాన్- ట్రాన్స్మిషన్ బ్యాండ్).

సర్క్యూట్ల నిర్మాణం ప్రకారం, ఫిల్టర్లు గొలుసు (కాలమ్) మరియు వంతెన ఫిల్టర్లుగా విభజించబడ్డాయి. చైన్ ఫిల్టర్లు T-, P- మరియు L- ఆకారపు వంతెన సర్క్యూట్ల ప్రకారం తయారు చేయబడిన ఫిల్టర్లు. బ్రిడ్జ్ ఫిల్టర్‌లు బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్‌లో తయారు చేయబడిన ఫిల్టర్‌లు.

మూలకాల యొక్క స్వభావాన్ని బట్టి, ఫిల్టర్లు విభజించబడ్డాయి:

• LC - ఇండక్టెన్స్ మరియు కెపాసిటెన్స్ అనే అంశాలు;

• RC - క్రియాశీల ప్రతిఘటనలు మరియు సామర్థ్యాలు కలిగిన అంశాలు;

• రెసొనేటర్ - వీటిలో మూలకాలు రెసొనేటర్లు.

ఫిల్టర్ సర్క్యూట్లో శక్తి వనరుల ఉనికిని బట్టి, అవి విభజించబడ్డాయి:

• నిష్క్రియ - సర్క్యూట్లో శక్తి వనరులను కలిగి ఉండదు;

• క్రియాశీల - దీపం లేదా క్రిస్టల్ యాంప్లిఫైయర్ రూపంలో సర్క్యూట్లో శక్తి వనరులను కలిగి ఉంటుంది; కొన్నిసార్లు యాక్టివ్ ఎలిమెంట్ ఫిల్టర్‌లు అని పిలుస్తారు.

ఫిల్టర్ పనితీరు యొక్క పూర్తి క్యారెక్టరైజేషన్ కోసం, దాని ఎలక్ట్రికల్ లక్షణాలను తెలుసుకోవడం అవసరం, ఇందులో అటెన్యుయేషన్, ఫేజ్ షిఫ్ట్ మరియు క్యారెక్ట్రిక్ ఇంపెడెన్స్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ డిపెండెన్స్‌లు ఉంటాయి.

కనిష్ట సంఖ్యలో మూలకాలతో కూడిన ఫిల్టర్ ఉత్తమమైనది:

• డంపింగ్ లక్షణం యొక్క గరిష్ట నిటారుగా;

• నాన్-ట్రాన్స్మిట్ బ్యాండ్‌లో అధిక అటెన్యుయేషన్;

• పాస్‌బ్యాండ్‌లో కనిష్ట మరియు స్థిరమైన క్షీణత;

• పాస్‌బ్యాండ్‌లోని లక్షణ అవరోధం యొక్క గరిష్ట స్థిరత్వం;

• సరళ దశ ప్రతిస్పందన;

• ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్ మరియు దాని వెడల్పు యొక్క సులభమైన మరియు మృదువైన సర్దుబాటు అవకాశం;

• ఆధారపడని లక్షణాల స్థిరత్వం: వడపోత ఇన్‌పుట్‌లో పనిచేసే వోల్టేజీలు (ప్రవాహాలు), పర్యావరణం యొక్క ఉష్ణోగ్రత మరియు తేమ, అలాగే బాహ్య విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత అవాంతరాల ప్రభావం;

• వివిధ ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధులలో పని చేసే సామర్థ్యం;

• ఫిల్టర్ పరిమాణం, బరువు మరియు ధర తప్పనిసరిగా కనిష్టంగా ఉండాలి.

దురదృష్టవశాత్తూ, ఈ అవసరాలన్నింటికి అనుగుణంగా ఉండే ఏ ఒక్క ప్రాథమిక రకం ఫిల్టర్ లేదు. అందువల్ల, నిర్దిష్ట పరిస్థితులపై ఆధారపడి, అటువంటి రకాల ఫిల్టర్లు ఉపయోగించబడతాయి, వీటిలో లక్షణాలు సాంకేతిక అవసరాలను ఉత్తమంగా కలుస్తాయి. చాలా తరచుగా వివిధ రకాలైన ప్రాథమిక కనెక్షన్‌లతో కూడిన సంక్లిష్ట సర్క్యూట్‌లకు ఫిల్టర్‌లను వర్తింపజేయడం అవసరం.

ఫిల్టర్లలో అత్యంత సాధారణ రకాలు

అంజీర్ లో. 1 రిసీవర్ rpr మరియు రెక్టిఫైయర్ V మధ్య అనుసంధానించబడిన ఇండక్టర్ L మరియు కెపాసిటర్ Cతో కూడిన సాధారణ L-ఆకారపు ఫిల్టర్ యొక్క రేఖాచిత్రాన్ని చూపుతుంది.

అన్ని పౌనఃపున్యాల వద్ద ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహాలు ఒక ముఖ్యమైన ఇండక్టర్ నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి మరియు సమాంతర-కనెక్ట్ చేయబడిన కెపాసిటర్ సమాంతర శాఖతో పాటు అవశేష అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రవాహాలను దాటుతుంది. ఇది లోడ్‌లో వోల్టేజ్ అలలను గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. rNS.

రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ సారూప్య లింక్‌లతో కూడిన ఫిల్టర్‌లను కూడా ఉపయోగించవచ్చు. కొన్నిసార్లు ఇండక్టర్‌లకు బదులుగా రెసిస్టర్‌లతో కూడిన సాధారణ ఫిల్టర్‌లు ఉపయోగించబడతాయి.

అన్నం. 1.సరళమైన మృదువైన L- ఆకారపు ఎలక్ట్రిక్ ఫిల్టర్

వారు ఉపయోగించే ప్రతిధ్వని ఫిల్టర్‌లు మరింత అధునాతనమైనవి ప్రతిధ్వని దృగ్విషయాలు.

ఇండక్టర్ మరియు కెపాసిటర్ శ్రేణిలో అనుసంధానించబడినప్పుడు, fwL = 1 / (kwV), సర్క్యూట్ ఫ్రీక్వెన్సీ fw వద్ద అత్యధిక వాహకత (యాక్టివ్) మరియు ప్రతిధ్వనికి దగ్గరగా ఉన్న ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌లో చాలా ఎక్కువ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది. ఈ సర్క్యూట్ ఒక సాధారణ బ్యాండ్ పాస్ ఫిల్టర్.

ఇండక్టర్ మరియు కెపాసిటర్ సమాంతరంగా అనుసంధానించబడినప్పుడు, అటువంటి సర్క్యూట్ ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద అతి తక్కువ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది మరియు ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీకి దగ్గరగా ఉన్న ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌లో సాపేక్షంగా తక్కువ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది. అటువంటి ఫిల్టర్ ఒక నిర్దిష్ట ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్ కోసం నిరోధించే ఫిల్టర్.

సాధారణ బ్యాండ్-పాస్ ఫిల్టర్ యొక్క పనితీరును మెరుగుపరచడానికి, రిసీవర్‌కు సమాంతరంగా ఒక ఇండక్టర్ మరియు కెపాసిటర్ ఒకదానికొకటి సమాంతరంగా అనుసంధానించబడిన స్కీమ్ (Fig. 2) ను ఉపయోగించడం సాధ్యపడుతుంది. అటువంటి సర్క్యూట్ మేకల ఫ్రీక్వెన్సీతో ప్రతిధ్వనిలో కూడా ట్యూన్ చేయబడింది మరియు ఎంచుకున్న ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌లోని ప్రవాహాలకు చాలా ఎక్కువ నిరోధకతను అందిస్తుంది మరియు ఇతర ఫ్రీక్వెన్సీల ప్రవాహాలకు చాలా తక్కువ ప్రతిఘటనను అందిస్తుంది.

అన్నం. 2. సాధారణ బ్యాండ్‌పాస్ ఫిల్టర్ యొక్క స్కీమాటిక్

నిర్దిష్ట పౌనఃపున్యం వద్ద మాడ్యులేటెడ్ డోలనాలను ఉత్పత్తి చేసే మాడ్యులేటర్లలో ఇదే విధమైన ఫిల్టర్ ఉపయోగించవచ్చు. మాడ్యులేటర్ Mకి తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్ వోల్టేజ్ Uc వర్తించబడుతుంది, ఇది మాడ్యులేటెడ్ హై-ఫ్రీక్వెన్సీ డోలనాలుగా మార్చబడుతుంది మరియు ఫిల్టర్ అవసరమైన ఫ్రీక్వెన్సీ నుండి వోల్టేజ్‌ను వేరు చేస్తుంది, ఇది లోడ్ rNSకి అందించబడుతుంది.

ఉదాహరణకు, ఒక నాన్-సైనూసోయిడల్ ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ సర్క్యూట్ గుండా ప్రవహిస్తుంది మరియు రిసీవర్ కరెంట్ కర్వ్ నుండి చాలా పెద్ద మూడవ మరియు ఐదవ హార్మోనిక్ కరెంట్‌లు తొలగించబడతాయని అనుకుందాం.తరువాత, సర్క్యూట్‌లోని మూడవ మరియు ఐదవ హార్మోనిక్స్‌కు ప్రతిధ్వనికి ట్యూన్ చేయబడిన రెండు సర్క్యూట్‌లను మేము ప్రత్యామ్నాయంగా చేర్చుతాము (Fig. 3, a).

3w ఫ్రీక్వెన్సీకి రెసొనెన్స్‌కి ట్యూన్ చేయబడిన లెఫ్ట్ లైన్ ఇంపెడెన్స్ ఆ ఫ్రీక్వెన్సీకి చాలా పెద్దదిగా ఉంటుంది మరియు అన్ని ఇతర హార్మోనిక్‌లకు చిన్నదిగా ఉంటుంది; ఫ్రీక్వెన్సీ 5w కోసం ప్రతిధ్వనికి ట్యూన్ చేయబడిన కుడి సర్క్యూట్ ద్వారా ఇదే విధమైన పాత్ర పోషించబడుతుంది... కాబట్టి, ఇన్‌పుట్ రిసీవర్ యొక్క ప్రస్తుత వక్రత దాదాపు మూడవ మరియు ఐదవ హార్మోనిక్స్‌ను కలిగి ఉండదు (Fig. 3, b), ఇది అణచివేయబడుతుంది వడపోత.

అన్నం. 3. మూడవ మరియు ఐదవ హార్మోనిక్స్ కోసం ప్రతిధ్వనికి ట్యూన్ చేయబడిన సిరీస్-కనెక్ట్ చేయబడిన రెసొనెంట్ సర్క్యూట్‌లతో కూడిన పథకం: a — సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం; b - వోల్టేజ్ మరియు సర్క్యూట్ యొక్క వక్రతలు మరియు రిసీవర్ యొక్క ప్రస్తుత inp

అన్నం. 4. బ్యాండ్‌పాస్ ఫిల్టర్ అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ కర్వ్

కొన్ని సందర్భాల్లో, మరింత అధునాతన బ్యాండ్-పాస్ ఫిల్టర్‌లు నిర్వహించబడతాయి, అలాగే నిర్దిష్ట పౌనఃపున్యంతో ప్రారంభమయ్యే డోలనాలను పాస్ చేసే లేదా పాస్ చేయని కట్-ఆఫ్ ఫిల్టర్‌లు నిర్వహించబడతాయి. ఇటువంటి ఫిల్టర్లు T- ఆకారపు లేదా U- ఆకారపు కనెక్షన్లను కలిగి ఉంటాయి.

ఫిల్టర్ల ఆపరేషన్ సూత్రం ఏమిటంటే, ఫ్రీక్వెన్సీల ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌లో, ఉదాహరణకు, బ్యాండ్‌పాస్ ఫిల్టర్, ప్రతిధ్వని n + 1 ఫ్రీక్వెన్సీల వద్ద సంభవిస్తుంది, ఇక్కడ n అనేది కనెక్షన్‌ల సంఖ్య. మూడు కనెక్షన్‌లతో కూడిన అటువంటి ఫిల్టర్ కోసం కర్వ్ Uout = f (w) అంజీర్‌లో చూపబడింది. 4. ప్రతిధ్వని w1,w2, w3 మరియు w4 పౌనఃపున్యాల వద్ద సంభవిస్తుంది.

ఈ అంశంపై కూడా చూడండి: పవర్ ఫిల్టర్లు మరియుఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్‌ల కోసం ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ ఫిల్టర్‌లు