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filtro passivoIl filtro LC, noto anche come filtro passa-basso, è un circuito di filtraggio composto da induttanza, capacità e resistenza, in grado di filtrare una o più armoniche. La struttura di filtro passivo più comune e facile da usare prevede il collegamento in serie di induttanza e capacità, che forma un bypass a bassa impedenza per le armoniche principali (3, 5 e 7). Il filtro a singola frequenza, il filtro a doppia frequenza e il filtro passa-alto sono tutti filtri passivi.
vantaggio
I filtri passivi presentano i vantaggi di una struttura semplice, un costo contenuto, un'elevata affidabilità operativa e bassi costi di esercizio. Sono tuttora ampiamente utilizzati come metodo di controllo delle armoniche.
classificazione
Le caratteristiche del filtro LC devono soddisfare i requisiti degli indici tecnici specificati. Questi requisiti tecnici sono solitamente l'attenuazione di lavoro nel dominio della frequenza, o lo sfasamento, o entrambi; a volte vengono proposti requisiti di risposta temporale nel dominio del tempo. I filtri passivi possono essere suddivisi in due categorie: filtri sintonizzati e filtri passa-alto. Allo stesso tempo, in base ai diversi metodi di progettazione, possono essere suddivisi in filtri con parametri di immagine e filtri con parametri di lavoro.
Filtro di sintonizzazione
Il filtro di sintonia comprende un filtro di sintonia singolo e un filtro di sintonia doppio, in grado di filtrare una (singola sintonia) o due (doppia sintonia) armoniche. La frequenza delle armoniche è chiamata frequenza di risonanza del filtro di sintonia.
Filtro passa-alto
Il filtro passa-alto, noto anche come filtro di riduzione di ampiezza, comprende principalmente il filtro passa-alto del primo ordine, il filtro passa-alto del secondo ordine, il filtro passa-alto del terzo ordine e il filtro di tipo C, utilizzati per attenuare significativamente le armoniche al di sotto di una certa frequenza, chiamata frequenza di taglio del filtro passa-alto.
Filtro parametri immagine
Il filtro è progettato e realizzato sulla base della teoria dei parametri dell'immagine. Questo filtro è composto da diverse sezioni base (o semisezioni) collegate in cascata secondo il principio dell'impedenza immagine uguale al punto di connessione. La sezione base può essere suddivisa in tipo K fisso e tipo m-derivato in base alla struttura del circuito. Prendendo come esempio un filtro passa-basso LC, l'attenuazione in banda di arresto della sezione base passa-basso di tipo K fisso aumenta monotonicamente con l'aumento della frequenza; il nodo base passa-basso m-derivato presenta un picco di attenuazione a una certa frequenza nella banda di arresto, e la posizione del picco di attenuazione è controllata dal valore m nel nodo m-derivato. Per un filtro passa-basso composto da sezioni base passa-basso in cascata, l'attenuazione intrinseca è uguale alla somma delle attenuazioni intrinseche di ciascuna sezione base. Quando l'impedenza interna e l'impedenza di carico dell'alimentatore terminato a entrambe le estremità del filtro sono uguali all'impedenza immagine a entrambe le estremità, l'attenuazione e lo sfasamento di lavoro del filtro sono rispettivamente uguali alla loro attenuazione e al loro sfasamento intrinseci. (a) Il filtro mostrato è composto da una sezione K fissa e due sezioni derivate m in cascata. Z π e Z π m sono le impedenze immagine. (b) È la sua caratteristica di attenuazione in frequenza. Le posizioni dei due picchi di attenuazione /f ∞ 1 e f ∞ 2 nella banda di arresto sono determinate rispettivamente dai valori m dei due nodi derivati ​​m.
Analogamente, anche i filtri passa-alto, passa-banda e elimina-banda possono essere composti dalle corrispondenti sezioni di base.
L'impedenza immagine del filtro non può essere uguale alla pura resistenza interna resistiva dell'alimentatore e all'impedenza di carico nell'intera banda di frequenza (la differenza è maggiore nella banda di arresto), e l'attenuazione intrinseca e l'attenuazione di lavoro sono molto diverse nella banda passante. Per garantire il raggiungimento degli indicatori tecnici, è solitamente necessario riservare un margine di attenuazione intrinseca sufficiente e aumentare la larghezza della banda passante in fase di progettazione.
Filtro dei parametri operativi
Questo filtro non è composto da sezioni di base in cascata, ma utilizza funzioni di rete che possono essere realizzate fisicamente da elementi R, I, C e di induttanza mutua per approssimare accuratamente le specifiche tecniche del filtro, e quindi realizza il circuito del filtro corrispondente mediante le funzioni di rete ottenute. In base a diversi criteri di approssimazione, è possibile ottenere diverse funzioni di rete e realizzare diversi tipi di filtri. (a) È la caratteristica del filtro passa-basso realizzato mediante l'approssimazione dell'ampiezza più piatta (approssimazione di Bertowitz); la banda passante è più piatta vicino alla frequenza zero e l'attenuazione aumenta monotonicamente quando si avvicina alla banda di arresto. (c) È la caratteristica del filtro passa-basso realizzato mediante l'approssimazione dell'ondulazione uguale (approssimazione di Chebyshev); l'attenuazione nella banda passante fluttua tra zero e il limite superiore e aumenta monotonicamente nella banda di arresto. (e) Utilizza l'approssimazione della funzione ellittica per realizzare le caratteristiche del filtro passa-basso e l'attenuazione presenta una variazione di tensione costante sia nella banda passante che nella banda di arresto. (g) La caratteristica del filtro passa-basso realizzata da: l'attenuazione nella banda passante fluttua con ampiezza uguale e l'attenuazione nella banda di arresto fluttua secondo l'andamento richiesto dall'indice. (b), (d), (f) e (H) sono rispettivamente i circuiti corrispondenti di questi filtri passa-basso.
I filtri passa-alto, passa-banda e elimina-banda vengono solitamente derivati ​​dai filtri passa-basso mediante una trasformazione di frequenza.
Il filtro dei parametri di lavoro è progettato con precisione mediante il metodo di sintesi secondo i requisiti degli indicatori tecnici e può ottenere un circuito di filtro con prestazioni ed economicità eccellenti,
Il filtro LC è facile da realizzare, economico, ha un'ampia banda di frequenza ed è ampiamente utilizzato nelle comunicazioni, nella strumentazione e in altri settori; allo stesso tempo, viene spesso utilizzato come prototipo di progettazione per molti altri tipi di filtri.

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