Memahami Penapis Tahap Linear

Week 6 (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Memahami Penapis Tahap Linear


Sambutan fasa linier, juga dikenali sebagai kelewatan kumpulan malar, merupakan harta penting dalam beberapa aplikasi penapis.

Maklumat Berkaitan

  • Apa itu Penapis "// www.allaboutcircuits.com/technical-articles/inductor-out-op-amp-in-an-introduction-to-second-order-active-filters/" target = "_ blank"> Inductor Out, Op-Amp In: Pengenalan kepada Penapis Aktif Pesanan Kedua

Dalam kebanyakan perbincangan penapis, tumpuan adalah pada amplitud. Sekiranya kita memerlukan antialiasing untuk ADC, kita perlu penapis lulus rendah, iaitu litar yang mengekalkan (atau meningkatkan) amplitud isyarat frekuensi rendah dan mengurangkan amplitud isyarat frekuensi tinggi. Jika kita mengalihkan offset DC dari isyarat audio, kita menggunakan penapis lulus tinggi, tetapi kita perlu memastikan bahawa kekerapan sudut cukup rendah untuk mengelakkan mengurangkan amplitud frekuensi isyarat yang ingin kita dengar.

Walau bagaimanapun, penting untuk diingat bahawa penapis memberi kesan tidak hanya amplitud isyarat tetapi juga fasa.

Sebagai contoh, penapis rendah penapis-kapasitor (RC) asas, misalnya, akan mengalihkan sinusoid output sehingga 90 ° berbanding sinusoid input. "Sehingga" kelayakan dalam kalimat terdahulu adalah penting-peralihan fasa sebenar bergantung kepada kekerapan isyarat yang melalui penapis, seperti yang ditunjukkan dalam plot peralihan fasa dan frekuensi fasa berikut untuk penapis rendah lulus RC dengan kekerapan potongan 1 kHz.

Kini mempertimbangkan situasi di mana penapis akan melihat isyarat yang terdiri daripada pelbagai frekuensi yang berbeza yang bekerja bersama-sama. Masalah boleh timbul jika frekuensi yang berbeza ini mengalami kelewatan yang berlainan. Berikut adalah dua contoh:

  • Aplikasi audio: Frekuensi yang mewakili padang yang berbeza mestilah disegerakkan untuk memastikan pembiakan bunyi yang betul.
  • Komunikasi digital: Frekuensi harmonik sinusoidal yang membentuk gelombang persegi mesti mengalami kelewatan berterusan untuk mengelakkan penyimpangan isyarat digital.

Pada ketika ini keadaan mungkin kelihatan tanpa harapan pada plot di atas, kita melihat dengan jelas bahawa pergeseran fasa berubah secara drastik mengikut kekerapan. Tetapi terdapat satu titik kritikal yang mengubah segala-galanya: kita harus ingat bahawa kesanggupan masa-kelewatan peralihan fasa tertentu berubah mengikut kekerapan. Pertimbangkan rajah berikut:

Apa yang kita lihat di sini adalah dua gelombang sinus, satu pada 1 kHz (iaitu, tempoh = 1 ms) dan satu pada 500 Hz (iaitu, tempoh = 2 ms). Peralihan fasa tertentu - rajah menggunakan 180 ° sebagai contoh-sepadan dengan jumlah masa yang berlainan bagi setiap kekerapan: frekuensi yang berbeza bermakna tempoh yang berbeza, dan peralihan fasa sepadan dengan bahagian tertentu tempoh tersebut.

Oleh itu, selepas itu, mengekalkan penyegerakan antara komponen frekuensi pelbagai isyarat tidak bermakna menguatkuasakan peralihan fasa yang berterusan, kerana peralihan fasa yang berterusan akan mengakibatkan kelewatan temporal yang berlainan .

Untuk mencapai kelewatan temporal yang sama untuk semua frekuensi, kita perlu setiap kekerapan untuk mempunyai peralihan fasa yang berbeza-iaitu, peralihan fasa yang mengakibatkan kelewatan yang sama untuk setiap kekerapan. Secara lebih khusus, kita memerlukan respons fasa-shift yang meningkatkan secara linear dengan kekerapan; ini masuk akal kerana kerana kekerapan meningkatkan peralihan fasa tetap sepadan dengan tempoh masa yang semakin berkurang, dan oleh itu kita memerlukan lebih banyak peralihan fasa untuk mengimbangi.

Penapis fasa linear yang ideal, kemudian mempamerkan peralihan fasa yang meningkatkan linear dengan kekerapan, dan dengan itu memberikan kelewatan temporal yang berterusan (ini terpakai terutamanya kepada frekuensi dalam passband, iaitu, frekuensi kepentingan). Kelewatan kumpulan adalah berkadar dengan derivatif tindak balas fasa berkenaan dengan kekerapan; derivatif fungsi linear adalah malar, yang menjelaskan mengapa tindak balas fasa linear juga dirujuk sebagai kelewatan kumpulan malar. Topologi terkenal yang dioptimumkan untuk fasa linear ialah penapis Bessel.