ตัวกรองสามารถกำหนดโดยอ้างอิงถึงสาขาต่างๆเช่นเคมีทัศนศาสตร์วิศวกรรมการสร้างแบบจำลองความปั่นป่วนวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ปรัชญาและการประมวลผลสัญญาณ ให้เราพิจารณาตัวกรองการประมวลผลสัญญาณตัวกรองสามารถกำหนดเป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับลบส่วนที่ไม่จำเป็นหรือบางส่วนของสัญญาณ การลบส่วนที่ไม่จำเป็นของสัญญาณนี้เรียกว่าเป็นกระบวนการกรอง ตัวกรองการประมวลผลสัญญาณเหล่านี้แบ่งออกเป็นประเภทต่างๆเช่น ตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์ ฟิลเตอร์ดิจิทัลและฟิลเตอร์อนาล็อก
ตัวกรองอนาล็อก
โดยทั่วไปแล้วตัวกรองอนาล็อกจะใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และถือเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของการประมวลผลสัญญาณ ตัวกรองอนาล็อกเหล่านี้ใช้เพื่อแยกสัญญาณเสียงก่อนที่จะนำไปใช้กับลำโพง หากต้องการแยกและรวมการสนทนาทางโทรศัพท์หลายรายการไว้ในช่องเดียวสามารถทำได้โดยใช้ตัวกรองอนาล็อก ในการเลือกสถานีวิทยุเฉพาะจากเครื่องรับวิทยุโดยการปฏิเสธช่องอื่น ๆ ทั้งหมดสามารถทำได้โดยใช้ตัวกรองอนาล็อก
สัญญาณที่แตกต่างกันอย่างต่อเนื่อง (สัญญาณอะนาล็อก) สามารถทำงานได้โดยใช้ตัวกรองอนาล็อกอิเล็กทรอนิกส์เชิงเส้นแบบพาสซีฟซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบแบบพาสซีฟเช่นตัวต้านทานตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ ตัวกรองอะนาล็อกเหล่านี้มักใช้เพื่ออนุญาตส่วนประกอบความถี่เฉพาะโดยการปฏิเสธสัญญาณอื่น ๆ จากสัญญาณอนาล็อกหรือเวลาต่อเนื่อง
ประเภทของตัวกรองอนาล็อก
ตัวกรองอนาล็อกเชิงเส้นสามารถแสดงรายการเป็นตัวกรองการสังเคราะห์เครือข่ายฟิลเตอร์อิมพีแดนซ์ของภาพและฟิลเตอร์ธรรมดา ตัวกรองการสังเคราะห์เครือข่ายถูกจัดประเภทอีกครั้งเป็นตัวกรอง Butterworth, ตัวกรอง Chebyshev, ตัวกรองรูปไข่หรือตัวกรอง Cauer, ตัวกรอง Bessel, ตัวกรอง Gaussian, ตัวกรอง 'L' ที่เหมาะสม (Legendre) และตัวกรอง Linkwithz-Riley ฟิลเตอร์อิมพีแดนซ์ของภาพถูกจัดประเภทเพิ่มเติมเป็นฟิลเตอร์คงที่ k, ฟิลเตอร์ที่ได้มาจาก m, ฟิลเตอร์ภาพทั่วไป, เครือข่าย Zobel, ฟิลเตอร์ขัดแตะ, อีควอไลเซอร์ความล่าช้าแบบบริดจ์, ฟิลเตอร์ภาพแบบผสมและฟิลเตอร์ชนิด mm ตัวกรอง RC, ตัวกรอง RL, ตัวกรอง LC และตัวกรอง RLC เรียกว่าเป็นตัวกรองธรรมดา
การออกแบบตัวกรองอนาล็อก
การออกแบบตัวกรองแบบอะนาล็อกประกอบด้วยฟังก์ชันการถ่ายโอนตัวกรองแบบอะนาล็อกเสาและศูนย์ของตัวกรองอนาล็อกการตอบสนองความถี่ของตัวกรองอนาล็อกการตอบสนองของเอาต์พุตและตัวกรองอนาล็อกประเภทต่างๆ วิธีการออกแบบตัวกรองแบบอะนาล็อกถูกจัดประเภทเป็นฟังก์ชันการถ่ายโอนของโมเดล Butterworth, Chebyshev และ Elliptic พร้อมคำสั่ง 'n'
บัตเตอร์เวิร์ ธ ฟิลเตอร์
การออกแบบตัวกรอง Butterworth
บัตเตอร์เวิร์ ธ หรือตัวกรองขนาดแบนสูงสุด มีการตอบสนองความถี่แบบแบน (ทางคณิตศาสตร์ให้มากที่สุด) ตัวกรองความถี่ต่ำแบบอะนาล็อก (Butterworth) 'กำแพงอิฐ' ซึ่งสามารถกำหนดเป็นค่าประมาณมาตรฐานสำหรับคำสั่งกรองต่างๆได้แสดงไว้ในรูปด้านล่าง (รวมถึงการตอบสนองความถี่ที่เหมาะสม)
Butterworth Filter ตอบสนองความถี่ในอุดมคติ
ถ้าเราเพิ่มลำดับของฟิลเตอร์ Butterworth การออกแบบตัวกรองบัตเตอร์เวิร์ ธ ก็จะเพิ่มขึ้นด้วย ดังนั้นดังที่แสดงในรูปด้านบนการตอบสนองของตัวกรองและผนังอิฐจึงเข้าใกล้มากขึ้น โดยทั่วไปแล้วตัวกรองอนาล็อกเชิงเส้นจะรับรู้โดยใช้โทโพโลยีต่างๆตัวกรอง Butterworth สามารถรับรู้ได้โดยใช้โทโพโลยี Cauer หรือโทโพโลยี Sallen-key
ตัวกรอง Chebyshev
ตัวกรอง Chebysev ตั้งชื่อตาม Pafnufy Chebyshev ซึ่งได้รับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ของ ตัวกรอง Chebyshev . ข้อผิดพลาดระหว่างคุณลักษณะของตัวกรองในอุดมคติและตัวกรองจริงสามารถลดลงได้โดยใช้คุณสมบัติของตัวกรอง Chebyshev
ตัวกรอง Chebyshev
ตัวกรอง Chebyshev เหล่านี้ถูกจัดประเภทเพิ่มเติมเป็นตัวกรอง Chebyshev type1 และ type2 ตัวกรอง type1 เป็นประเภทพื้นฐานและการตอบสนองหรืออัตราขยายเป็นฟังก์ชันความถี่เชิงมุมของลำดับที่ n ของตัวกรองความถี่ต่ำแบบอนาล็อก (LPF - ถ้าเราพิจารณาตัวกรองอนาล็อก) ตัวกรอง Type2 Chebyshev เป็นประเภทที่ผิดปกติและเป็นตัวกรองแบบผกผัน
ประเภทของตัวกรอง Chebyshev
ตัวกรองอนาล็อกอย่างง่าย
ตัวกรอง RC
วงจรกรอง RC
วงจรไฟฟ้าตัวต้านทาน - ตัวเก็บประจุอย่างง่ายที่ขับเคลื่อนด้วยแหล่งจ่ายกระแสหรือแรงดันทำหน้าที่เป็นตัวกรองอะนาล็อก วงจรกรอง RC เหล่านี้ใช้สำหรับกรองสัญญาณเพื่อป้องกันความถี่ที่เฉพาะเจาะจงและอนุญาตให้ความถี่อื่นผ่านไป วงจรกรอง RC สามารถเชื่อมต่อเป็นอนุกรม วงจร RC หรือวงจร RC แบบขนานดังแสดงในรูปด้านบน
LC- ฟิลเตอร์
วงจรกรอง LC
วงจรไฟฟ้าตัวเหนี่ยวนำ - ตัวเก็บประจุอย่างง่ายทำหน้าที่เป็นตัวกรอง LC ซึ่งเรียกว่าวงจรปรับหรือวงจรเรโซแนนซ์หรือวงจรถัง วงจร LC นี้ยังทำงานเหมือนเครื่องสะท้อนเสียงไฟฟ้า วงจร LC ใช้เพื่อสร้างสัญญาณหรือรับสัญญาณที่ความถี่เฉพาะ ตัวกรอง LC สามารถเชื่อมต่อเป็นวงจรซีรีส์ LC หรือวงจร LC แบบขนานดังแสดงในรูปด้านบน
RL- ตัวกรอง
วงจรกรอง RL
วงจรไฟฟ้าตัวต้านทาน - ตัวเหนี่ยวนำอย่างง่ายทำหน้าที่เป็นวงจรกรอง RL ซึ่งขับเคลื่อนโดยใช้แหล่งจ่ายกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าและทำจากตัวต้านทานและตัวเหนี่ยวนำ ตัวกรอง RL สามารถเชื่อมต่อเป็นวงจรอนุกรม RL หรือวงจร RL แบบขนานดังแสดงในรูปด้านบน
RLC- ตัวกรอง
วงจรกรอง RLC
วงจรไฟฟ้าตัวต้านทาน - ตัวเหนี่ยวนำ - ตัวเก็บประจุอย่างง่ายทำหน้าที่เป็นวงจรกรอง RLC ตัวต้านทานตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำสามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือขนานกับตัวกรอง RLC แบบอนุกรมหรือตัวกรอง RLC แบบขนาน วงจรกรอง RLC นี้สร้างเป็นออสซิลเลเตอร์ฮาร์มอนิกสำหรับกระแสและสะท้อนเหมือนวงจร LC แต่ที่นี่การสั่นสามารถสลายได้โดยการแนะนำตัวต้านทานและผลกระทบนี้เรียกว่าการทำให้หมาด ๆ
คุณต้องการทราบรายละเอียดเกี่ยวกับการออกแบบตัวกรองอนาล็อกและดิจิตอลที่ใช้งานได้จริงหรือไม่? หากคุณสนใจในการออกแบบ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ จากนั้นแบ่งปันมุมมองความคิดเห็นคำถามและข้อเสนอแนะของคุณในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง
