Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

  • Upload
    misa

  • View
    234

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    1/25

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    2/25

    248

    proizvod je jednakI

    1

    I2

    I2

    I3

    InI

    n + 1

    =

    I

    1

    I2

    n

    pa je

    I1

    In + 1

    = I1I

    2

    n = Nf i l t r a

    =Nnc

    Karakteristicna prenosna funkcija filtra

    f i l t r a

    = ln Nf i l t r a

    = ln I

    n

    In + 1

    = ln

    I

    1

    I2

    n

    =n lnI

    1

    I2

    =nc

    f i l t r a

    =nc

    za kaskadnu vezu. Imajuci u vidu da je

    f i l t r a

    =Af i l t r a

    +jBf i l t r a

    =n(Ac +jB c) j e d m e

    c e l i j e

    (6.278)

    Af i l t r a

    =nAc

    funkcija slabljenja je n puta veca od funkcije slabljenja jednecelijeB

    f i l t r a

    = nBc

    funkcija faznog slabljenja je takoe n puta veca od funkcije faznogslabljenja jedne celije

    Poto je ulazna impendansa filtra u bilo kojem presjeku jednaka karakteristicnoj impen-

    dansi jedne celije, a karakteristicna funkcija filtra je n puta veca od karakteristicne funkcije

    jedne celije (gdje je n broj celija filtra) mozemo izvesti zaklju cak: Filtar je u pogledu naponai struja na pristupnim krajevima 1-1 i (n+1)-(n+1) (u optem slucaju) potpuno odreen

    karakteristicnim parametrima Zc

    ,c

    , ngdje je nbroj celija filtra.

    6.22.2 Osnovne jednacine filtra

    Za celije od "T" mreza

    ZTc

    =

    Z

    1

    Z2

    1 + Z

    1

    4Z2

    Za celije od "" mrezaZ

    c

    =

    Z1 Z21 + Z 1

    4 Z

    2

    c

    = 2ln

    1 +

    Z1

    4Z2

    +

    Z

    1

    4Z2

    ili preko Campbell-ove jednacine

    cosh c

    = 1 + Z

    1

    2Z2

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    3/25

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    4/25

    250

    0

    c

    A = 0

    c

    A >

    propusni

    opseg

    nepropusni

    opseg

    c

    Slika 6.225:

    struju ucestanosti

    0< < c

    gdje je c

    kriticna vrijednost visoke ucestanosti.

    0

    c

    A =0

    c

    A >

    propusni

    opseg

    nepropusni

    opseg

    c

    Slika 6.226:

    3. Filtri propusnici opsega ucestanosti, bez slabljenja propustaju struje ucestanosti u

    opsegu

    c

    1

    c

    2

    a izvan tog opsega ih slabe, gdje su c

    1

    ic

    2

    kriticna vrijednost filtra propusnika opsegaucestanosti. Ponekad se naziva i pojasni filtar.

    4. Filtri nepropusnici opsega ucestanosti, filtri koji slabe struje u opsegu

    c

    1

    c

    2

    a izvan tog opsega ih proputaju bez slabljenja, gdje su c1

    i c2

    kriticna vrijednostfiltra nepropusnika opsega ucestanosti.

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    5/25

    251

    0

    c

    A =0

    c

    A >

    propusni

    opseg

    nepropusni

    opseg

    1

    c

    nepropusni

    opseg

    0

    c

    A >

    2

    c

    Slika 6.227:

    0

    c

    A = 0

    c

    A >

    propusni

    opseg

    nepropusni

    opseg

    1

    c

    propusni

    opseg

    2

    c

    0

    c

    A =

    Slika 6.228:

    6.22.4 K-filtri

    "K"-filtri niskih ucestanosti

    "K" filtar niskih ucestanosti prikazan je na slici 6.229. Ukupna redna impendansa

    Z1

    =jL1

    =L1

    e j

    2

    a ukupna otocna impendansa

    Z2

    = 1

    jC2

    = 1

    C2

    e j

    2

    Proizvod ove dvije impedanse je jednak

    Z1

    Z2

    = L

    1

    C2

    ej

    2 e j

    2 = L

    1

    C2

    =R 2 =const (6.280)

    Proizvod ukupne redne i ukupne otocne impendanse je konstantan (relaicja (6.280)), i to

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    6/25

    252

    1

    / 2L

    2

    C

    1

    / 2L

    1

    L

    2

    2

    C

    2

    2

    C

    ( )a ( )b

    Slika 6.229: "K" filtar niskih ucestanosti: (a) T-celija; (b) -celija

    je osobina svih "K"-filtara. Zato se i zovu K filtari (k-const).

    ZT

    c = Z1 Z2 1 + Z14Z2

    ZT

    c

    Zc

    = Z1

    Z2

    =R 2

    Zc

    = R2

    ZTc

    c

    = 2 ln

    1 +

    Z1

    4Z2

    +

    Z

    1

    4Z2

    Ako oznacimo

    N = Z

    1

    4Z2

    = L

    1

    ej

    2

    4

    C

    2

    e j

    2

    = 2 L

    1

    C2

    4 ej

    2

    N = 2 L

    1

    C2

    4 ej

    tada je moduo velicineN jednak

    N= mod(N) = 2 L

    1

    C2

    4

    odnosno

    N=N ej

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    7/25

    253

    Dakle, za ovaj filtar mozemo napraviti tablicu osnovnih relacija

    c

    = 2 ln(

    1 + N ej +

    Nej )

    N = 2 L

    1

    C2

    4 e j

    ZTc

    = R

    1 + Ne j

    Zc

    = R 2

    ZTc

    R2 = L

    1

    C2

    Posmatrajmo prvo karakteristicnu prenosnu funkciju i opseg u kome se ona krece

    c

    = 2ln(

    1 + Ne j +

    N ej )

    2 ln

    1

    N+ ej

    2

    N = 2ln

    1

    N+j

    N

    Opseg

    1 N 0je neki realan broj, pa je dalje

    c

    = 2 ln

    1 N

    2

    +

    N

    2

    ej a r c t a n

    N

    1 N

    = 2 ln

    1 N+ N ej a r c t a n

    N

    1 N

    =

    = 2 ln

    1 ej a r c t a n

    N

    1 N

    = 2 ln 1 + 2 ln e

    j a r c t a n

    N

    1 N

    c

    =j 2 arctan

    N

    1 N =A c +jB c (6.281)

    Iz relacije (6.281) zakljucujemo da je

    Ac

    = 0

    izcega proizilazi da nema slabljenja, pa je ovo propusni opseg.

    Bc = 2 arctan N1 NAko je 1 < N < tada vazi 1 + N ej = 1 Npa imamo:

    c

    = 2 ln

    1 + Nej +

    Ne j

    = 2 ln

    ej e j + Ne j +

    N ej

    =

    = 2 lnej N ej + N == 2lnej N 1 + N == 2 ln ej + 2 ln

    N 1 +

    N

    = 2 ln

    N 1 +

    N

    +j = Ac

    +jBc

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    8/25

    254

    odakle proizilazi

    Ac

    = 2 ln

    N 1 +

    N

    >0

    Bc

    =

    Granica propusnog i nepropusnog opsega je 1 i to se postize za neku ucestanost

    = c

    N = 1L

    1

    C2

    2c

    4 = 1 =

    c

    = 2

    L1

    C2

    Opseg koji se karakterie preko N

    0 N 1moze preko ucestanosti izraziti

    0 c

    propusni opseg

    1< N <

    nepropusni opseg

    c

    propusni

    opseg

    nepropusni

    opseg

    c

    c

    B

    c

    A

    = 0N = 1N

    N

    Slika 6.230: Karakteristicna funkcija "K" filtra niskih ucestanosti

    Karakteristicna impendansa

    Karakteristicna impedansa "T" mreze jednaka je:

    ZTc

    =

    Z

    1

    Z2

    1 +

    Z1

    4Z2

    =R

    1 + N ej

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    9/25

    255

    Ako je 0 N 1 onda je 1 N >0 realno pa je karakteristicna impedansa

    Zc =R1 N=RT

    c

    Na osnovu ove relacije vidimo da se karakteristicna impedansa ponaa kao cista termogena

    otpornost u propusnom opsegu. U nepropusnom opsegu je:

    ZTc

    =R

    1 + N ej =R

    ej e j + N ej =Re j

    2

    N 1 =j R

    N 1 =j XT

    c

    (6.282)

    Na osnovu relacije (6.282) vidimo da je

    XTc

    =R

    N 1 (6.283)

    Zc

    = R2

    ZTc

    = R 2

    jXTc

    = R 2

    R

    1 N = R

    1 N =R

    c

    Za propusni opseg

    Zc

    = R2

    ZTc

    = R2

    jXTc

    = R2

    jR

    N 1 = j RN 1 =jX

    c

    XC

    = RN 1 (6.284)

    Posmatrajuci relaciju (6.284) zakljucujemo da je ovo reaktivna otpornost ali za razliku od

    slucaja izrazenog relacijom (6.283) ima kapacitivni karakter. Za karakteristicnu impendansu

    prikazanu na slici 6.231. (mijenja karakter pri prelazu iz PO u NO i da slo zeno zavisi odf())

    N = L

    1

    C2

    2c

    4

    c

    = 2

    L1

    C2

    2c

    = 4

    L1

    C2

    pa jeN=

    c

    2

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    10/25

    256

    c

    R

    T

    c

    X

    c

    X

    T

    c

    R

    c

    R

    Slika 6.231: Karakteristicna impedansa "K" filtra niskih ucestanosti

    Vidimo da ulogu filtra igraju "T" i "" mreza sa otpornostima u rednoj i kalemovima u

    otocnoj grani. Obicno se zadaju R, c

    . Kako je

    R2 = L

    1

    C2

    (6.285)

    2c

    = 4

    L1

    C2

    (6.286)

    Iz relacije (6.285) izracunamoC2

    C2

    = L

    1

    R 2 (6.287)

    i ako relaciju (6.287) uvrstimo u relaciju (6.286) imacemo

    2c

    = 4

    L1

    R2

    L1

    =4R2

    L21

    4

    L21

    =

    c

    R 2

    = L1

    =

    4R2

    2c

    L1

    = 2R

    c

    C2

    =2 R

    c

    R2 =

    2

    c

    R

    K-filtar visokih ucestanosti

    Celija T tog filtra, u rednim granama bili bi kondenzatori, a u otocnoj kalem

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    11/25

    257

    1

    C

    2

    2 L

    2

    2 L

    1

    2 C

    2

    L

    1

    2 C

    ( )a ( )b

    Slika 6.232: (a) T-celija "K" filtra visokih ucestanosti; (b) -celija "K" filtra visokih uces-tanosti

    Z1

    = 1

    jC1 =

    1

    C1 e j

    2

    Z2

    = jL2

    =L2

    ej

    2

    Z1

    Z2

    = 1

    C1

    L2

    ej

    2 e j

    2 = L

    2

    C1

    =R 2 =const

    (Osobina "K" filtra da je proizvod redne i otocne impendanse konstantna vrijednost)

    N = Z

    1

    4Z2

    =1

    C

    1

    e j

    2

    4L2

    ej

    2

    = 1

    4 2 L2

    C1

    e j

    N = mod (N) = 1

    4 2 L2

    C1

    N = Ne j

    c

    = 2 ln

    1 + N e j +

    Ne j

    ZTc

    = R

    1 + Ne j

    Zc

    = R 2

    ZTc

    Analiziramoc

    za opseg0 N 1

    c

    = 2 ln

    1 + Ne j +

    Ne j

    = 2 ln

    1 N+ e j 2

    N

    =

    = 2 ln

    1 Nj

    N

    = 2 ln

    1 N

    2

    +

    N

    2

    e j a r c t a n

    N

    1 N

    = 2 ln

    1 e j a r c t a n

    N

    1 N

    = 0 j2 arctan

    N

    1 N =A c +jB cA

    c

    = 0

    Bc

    =

    2 arctan

    N

    1 NPropusni opseg 1< N <

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    12/25

    258

    c

    = 2 ln

    1 + N e j +

    N e j

    = 2 ln(

    ej e j + Ne j +

    N e j )

    = 2 lne j N 1 +

    N = 2 lnN 1 +

    Nj = A c +jB cAc = 2 ln

    N 1 +

    N

    Bc =

    propusni

    opseg

    nepropusni

    opseg

    c

    c

    B

    c

    A

    =N

    = 1N

    0N =

    Slika 6.233: Karakteristicna funkcija "K" filtra visokih ucestanosti

    Granica izmeu propusnog i nepropusnog opsega

    N = 1

    = c

    1 = 1

    4 2 L2

    C1

    c = 12L2

    C1

    N1

    = 1 = c

    N 0 N 0

    Propusni opseg

    0 N 1 = c

    Nepropusni opseg

    1 N 0 c

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    13/25

    259

    Ponaanje karakteristicne impedanse

    0 N 1 c

    ZT

    c

    = R

    1 + Ne j =R

    1

    N=R T

    c

    ZNc

    = R

    2

    ZTc

    = R

    2

    RTc

    = R

    1 N =R

    c

    U nepropusnom opsegu je 1 N i 0 c

    pa imamo:

    ZTc

    = R

    ej e j + N e j =Re j

    N 1 = jR

    N 1 =j XTc

    XTc

    = R

    N 1Z

    c

    = R2

    ZT

    c

    = R 2

    jXc

    = R 2

    jRN 1=jX

    c

    Xc

    = R

    N 1

    Polazeci od ovoga

    N = 1

    4 2 L2

    C1

    2c

    = 1

    4L2

    C1

    N =

    c

    2

    c

    R

    c

    X

    T

    c

    X

    T

    c

    R

    c

    R

    Slika 6.234: Karakteristicna impedansa "K" filtra visokih ucestanosti

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    14/25

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    15/25

    261

    odnosno

    L1

    C1

    =L2

    C2

    (6.291)

    Razmotrimo opseg ucestanosti u kome je 2 L1

    C1

    1 = 2 L2

    C2

    1< 0 i tada imamo

    < 1

    L1

    C1

    = 1

    L2

    C2

    =o

    Z1

    = j 2 L

    1

    C1

    1C

    1

    = j 1 2 L

    1

    C1

    C1

    =1 2 L

    1

    C1

    C1

    e j

    2

    mod(Z1

    ) =1 2 L

    1

    C1

    C1

    (6.292)

    U ovom opsegu reaktansa je kapacitivnog karaktera to se vidi i iz relacije (6.292). Za

    impedansuZ2

    imamo

    Z2

    = j L 2 2 L

    2

    C2

    1= L

    2

    1 2 L2

    C2

    e j

    2

    mod(Z2

    ) = L

    2

    1 2 L2

    C2

    Z2

    se ponaa kao reaktansa kalema u ovom opsegu. Iz ovog razmatranja zakljucujemo da se

    Z1 i Z2 ponaaju kao impendanse filtra visokih ucestanosti, jer je redna impendansa preteznokapacitivna, a otocna pretezno induktivna.

    N= Z

    1

    4Z2

    =(1 2 L

    1

    C1

    )2

    4 2 L1

    C1

    e j =

    1 2 L

    1

    C1

    2

    L1

    C1

    2

    e j (6.293)

    Posmatrajmo drugi slucaj tj. opseg kada je 2 L1

    C1

    1 = 2 L2

    C2

    1> 0 odnosno

    > 1

    L1

    C1

    = 1

    L2

    C2

    =o

    Ukupna redna impedansa ce biti

    Z1

    = 2 L

    1

    C1

    1C

    1

    ej (6.294)

    dok je njen moduo

    mod[Z1

    ] = 2 L

    1

    C1

    1C

    1

    >0 (6.295)

    i na osnovu relacije (6.295) vidimo da ima pretezno induktivni karakter. Ukupna otocna

    impedansa ce biti jednakaZ

    2

    = L

    2

    2 L1

    C1

    1 e j

    2 (6.296)

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    16/25

    262

    a njen moduo

    mod[Z2

    ] = L

    2

    2 L1

    C1

    1 (6.297)

    ima pretezno kapacitivni karakter. Dakle u ovom opsegu radi isto kao filtar niskih ucestanosti.

    Sada je

    N= Z

    1

    4Z2

    =( 2 L

    1

    C1

    1)24 2 L

    2

    C1

    ej =

    2 L

    1

    C1

    12

    L

    2

    C1

    2

    ej (6.298)

    Uporeujuci relacije (6.298) i (6.293), mozemo napisati

    N = mod [N] =

    2 L

    1

    C1

    12

    L

    2

    C1

    2

    (6.299)

    N = Ne j (6.300)

    Sada mozemo napraviti tablicu osnovnih relacija

    c

    = 2 ln

    1 + Ne j +

    Ne j

    ZTc

    = R

    1 + N e j

    Zc

    = R2

    ZTc

    N =

    2 L

    1

    C1

    12

    L

    2

    C1

    2

    L1

    C1

    = L2

    C2

    o

    =

    1

    L1

    C1

    () za < o

    (+) za > o

    Analizirajmo c

    u opsegu 0 N 1. Tada je 1 N realno pa je karakteristicna funkcijajednakaDakl

    c

    = 2ln

    1 Nj

    N

    = 2 ln

    1e

    j a r c t a n

    N

    1 N

    = 0 j arctan

    N

    1 N =A c +jB c(6.301)

    Na osnovu relacije (6.301) vidimo da je:

    Ac

    = 0

    Bc

    = 2 arctan

    N

    1 N za < o

    Bc

    = 2 arctan

    N

    1 N za > o

    Poto je Ac

    = 0 u pitanju je propusni opseg. Za N >1 vidimo da je

    1 N imaginarno pa

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    17/25

    263

    je karakteristicna funkcija

    c

    = 2 ln

    1 + N e j +

    Ne j

    = 2 ln

    e j ej + Ne j +

    Ne j

    = 2 lnN 1 +

    Nj = A c +jB cAc = 2 ln

    N 1 +

    N

    Bc = za < o

    Bc = za > o

    Granica izmeu propusnog i nepropusnog opsega je N= 1

    1 = 2 L

    1

    C1

    12

    L

    2

    C1

    2

    2 L1

    C1

    12

    L

    2

    C1

    = 1 = 2 L1

    C1

    2

    L2

    C1

    1 = 0

    = L

    2

    C1

    L2

    C1

    + L1

    C2

    L1

    C1

    = 1

    L1

    C1

    L2

    L1

    +

    1 +

    L2

    L1

    Od ova 4 rjeenja biramo ono koja su pozitivna jer je realna fizicka velicina i dobijemo

    c

    1

    = 1

    L1

    C1

    L

    2

    L1

    +

    1 +L

    2

    L1

    (6.302)

    c

    2

    = 1

    L1

    C1

    L

    2

    L1

    +

    1 +

    L2

    L1

    Relacije (6.302) i (??) predstavljaju kriticne ucestanosti filtra propusnika ucestanosti. Ako

    obrazujemo njihov proizvod dobijamo

    c

    1

    c

    2

    =

    1

    L1

    C1

    1 + L2L1

    L

    2

    L1

    = 1L1

    C1

    =2

    o

    (6.303)

    o

    =

    c

    1

    c

    2

    (6.304)

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    18/25

    264

    Prema tome o

    lezi u intervalu

    c

    1

    < o

    < c

    2

    N = 0 = o

    N = 1 = c

    1

    N = 1 = c

    2

    N = = 0N = =

    propusni

    opseg

    nepropusni opseg nepropusni opseg

    0

    1

    c

    2

    c

    0

    N =

    1N =

    0N = 1N =

    N =

    ponaa se kao filtar

    visokih u estanosti (VF)

    ponaa se kao filtar

    niskih u

    estanosti (NF)

    Slika 6.236:

    Za opseg 0 N 1impedanse ce biti

    ZT

    c

    = R1 N=R Tc

    Zc

    = R2

    ZTc

    = R 2

    RTc

    =R c

    Za nepropusni opseg je N >1 pa imamo

    ZTc

    =R

    1 + N e j =R

    e j ej + N e j = jR

    N 1

    za < o

    ZTc

    = jXTc

    XTc

    = R

    N 1X

    c

    = R2

    XTc

    Xc

    > 0 < o

    Xc

    < 0 > o

    Za ove filtare zadaju se R, c

    1

    , c

    2

    , acetvrti parametar se dobija preko ova tri. Koristeci

    o

    =

    c

    1

    c

    2

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    19/25

    265

    ponaa se kao filtar

    visokih u estanosti (VF)

    1

    c

    c

    B

    c

    A

    0

    2

    c

    c

    A

    ponaa se kao filtar

    niskih u estanosti (NF)

    ponaa se kao filtar

    visokih u

    estanosti (VF)

    1

    c

    0

    2

    c

    ponaa se kao filtar

    niskih u

    estanosti (NF)

    T

    c

    X

    c

    X

    c

    R

    T

    c

    R

    c

    X

    T

    c

    X

    Slika 6.237:

    dobijamo parametre

    L1

    = 2R

    c

    2

    c

    1

    C2

    = 2

    ( c 2 c 1 ) RC

    1

    =

    c

    2

    c

    1

    2Rc

    1

    c

    2

    "K"- filtar nepropusnik opsega ucestanosti

    Ukupna redna impedansa jei otocna impedansa

    Z1

    = 1

    j

    c

    1

    1 L

    1

    = jL1 2 L

    1

    C1

    1 (6.305)

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    20/25

    266

    1

    / 2L

    2

    C

    1

    / 2L

    ( )a ( )b

    1

    2 C

    1

    2 C

    2

    L

    2

    2

    C

    2

    2

    C

    2

    2 L

    2

    2 L

    1

    C

    1

    L

    Slika 6.238: "K" - filtar nepropusnik opsega ucestanosti: (a) T - celija; (b) - celija

    a ukupna otocna impedansa je

    Z2

    =j

    L

    2

    1C

    2

    =

    j 2 L2

    C2

    1C

    2

    (6.306)

    Ako napravimo proizvodi

    Z1

    Z2

    = 2 L

    2

    C2

    1 2 L

    1

    C1

    1L

    1

    C2

    =R 2 (6.307)

    U relaciji (6.307) proizvod mora biti da bude konstantna vrijednost za "K"-filtar pa mora biti

    ispunjen uslov

    L1

    C1

    = L2

    C2

    o

    = 1

    L1

    C1

    = 1

    L2

    C2

    Posmatramo opseg 2 L1

    C1

    1 = 2 L2

    C2

    1< 0 tj.

    < 1

    L1

    C1

    = 1

    L2

    C2

    =o

    Tada je

    Z1

    =j L

    1

    1 2 L1

    C1

    = L

    1

    1 L1

    C1

    2 e j

    2

    Za ovaj opseg takoe imamo

    N= Z

    1

    4Z2

    = 2 L

    1

    C2

    4 (1 L1

    C1

    2 )ej (6.308)

    ako oznacimo

    N = L1 C2

    2 (1 L1

    C1

    2 )2

    (6.309)

    N = Nej (6.310)

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    21/25

    267

    Posmatrajmo slucaj opsega 2 L1

    C1

    1 = 2 L2

    C2

    1 > 0 uz uslov da je > o

    tada su

    impedanse

    Z1

    = L

    1

    2 L1

    C1

    1 e j

    2 (6.311)

    Relacija (6.311) predstavlja kapacitet kao kod V.F

    Z2

    = 2 L

    2

    C2

    1C

    2

    e j

    2 (6.312)

    Relacija (6.312) predstavlja kalem kao kod V.F

    N = Z

    1

    4Z2

    = 2 L

    1

    C2

    4 (L1

    C1

    2 1)e j =

    L

    1

    C2

    2 ( 2 L1

    C1

    1)

    2

    (6.313)

    N = Ne j (6.314)

    Tabela osnovnih relacija je

    c

    = 2 ln

    1 + N e j +

    Ne j

    N = Ne j

    N =

    L

    1

    C2

    2 ( 2 L1

    C1

    1)

    2

    ZTc

    = R

    1 + Ne j

    Z

    c

    = R2

    ZTc

    R2 = L

    1

    C2

    (+) za < o

    () za > o

    o

    = 1

    L1

    C1

    L1

    C1

    = L2

    C2

    Analizirajmo slucaj kada je0

    N

    1odnosno kada je

    1

    N realna vrijednost. Karakter-

    isticna funkcija je jednaka

    c

    =Ac

    +jBc

    a na analogan nacin kao i za predhodni filtar dobijamo

    Ac

    = 0 (6.315)

    Bc

    = 2 arctan

    N

    1 N za > o (6.316)

    Bc

    = 2 arctan N

    1 N za < o (6.317)

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    22/25

    268

    Poto jeAc

    = 0(relacija (6.316)) zakljucujemo da se radi o propusnom opsegu. Posmatrajmo

    opseg N >1, tada je

    c

    = Ac

    +jBc

    Ac

    = 2 ln(

    N 1 +

    N)> 0 (6.318)

    Bc = za < o

    (6.319)

    Bc = za < o

    (6.320)

    Zakljucujemo (relacija (6.318))da je ovo nepropusni opseg jer je Ac

    > 0. Granica izmeu

    propusnog opsegu i nepropusnog opsega je N = 1, pa kao relaciju (6.313) izjednacimo sa

    jedinicom dobijamo

    L

    1

    C2

    2 ( 2 L1

    C1

    1)

    2

    = 1 =

    L1

    C2

    2 ( 2 L1

    C1

    1)= 1 (6.321)

    odnosno

    2L1

    C2

    2

    L1

    C2

    2 = 0 (6.322)

    Ako relaciju (6.322) rijeimo po dobijamo relaciju

    =L

    1

    C2

    16L1

    C1

    4L1

    C1

    (6.323)

    iz koje vidimo da postoje 4 rjeenja. Biramo samo ona rjeenja za koja su fizicki realna za

    >0 i dobijamo

    c

    1

    = 1

    4L1 C1 C

    2

    C1

    +16 +C

    2

    C1

    (6.324)

    c

    1

    = 1

    4

    L1

    C1

    C

    2

    C1

    +

    16 +

    C2

    C1

    (6.325)

    Relacije (6.324) i (6.325) predstavljaju kriticne ucestanosti filtra nepropusnika opsega. Ako

    napravimo proizvod

    c

    1

    c

    2

    = = 2o

    = o

    =

    c

    1

    c

    2

    tj

    c

    1 < o

    < c

    2

    Tablica:

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    23/25

    269

    N = 0 = 0

    N = 0 =

    N = =o

    N = 1 = c

    1

    N = 1 = c

    2

    propusni

    opseg

    nepropusni opseg

    0

    1

    c

    2

    c

    0

    1N =

    0N =

    1N =

    N =

    propusni

    opseg

    0N =

    ponaa se kao filtar

    visokih u

    estanosti (VF)

    ponaa se kao filtar

    niskih u

    estanosti (NF)

    Slika 6.239:

    I za ovaj filtar zadaju se tri nezavisna parametra R, c

    1

    , c

    2

    a odavde se dobijaju elementi

    filtra

    C1

    = 1

    2R (c

    2

    c

    1

    )

    L1

    = 2R (

    c

    2

    c

    1

    )

    c

    2

    c

    1

    C2

    = 2 (

    c

    2

    c

    1

    )

    Rc

    2

    c

    1

    Opte:"K"-filtri imaju samo teorijski ali ne i inzinjerski znacaj iz dva razloga. Prvi razlog

    je to su u pitanju idealni elementiR, L, C, a u stvarnosti se javljaju parazitne kapacitivnosti

    i induktivnosti. Drugi razlog je to je ZTc

    veoma slozena funkcija frekvencije pa bi vrlo teko

    bilo prilagoavati R, L, Cda bi se odredilo ZTc

    .Dakle kombinacija L i Cvri raznu filtraciju

    signala koja se zasniva na rezonantnim pojavama elektricnog i magnetnog polja, imaju ve-

    liku primjenu u oblasti telekomunikacije. Filtri su elektricna kola koja ostvaruju odreenu

    transformaciju ulaznog signala u frekventnoj ili vremenskoj oblasti. Operacija transformacije

    signala sa filtarom se naziva filtracija. Svojstva filtara mogu biti opisana kako u vremenskom

    domenu diferencijalnim jednacinama ili u frekventnom domenu pomocu frekventnih karakter-

    istika. Filtri se mogu dijeliti po vie osnova:

    -prema propusnom opsegu (niske, visoke ucestanosti, propusnici i nepropusnici)

    -prema obliku ulaznog signala: na analogne i na digitalne filtare

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    24/25

    270

    ponaa se kao filtar

    visokih u estanosti (VF)

    1

    c

    0

    2

    c

    c

    A

    ponaa se kao filtar

    niskih u estanosti (NF)

    ponaa se kao filtar

    visokih u

    estanosti (VF)

    1

    c

    0

    2

    c

    ponaa se kao filtar

    niskih u

    estanosti (NF)

    T

    c

    X

    c

    X

    c

    R

    T

    c

    R

    c

    X

    T

    c

    X

    c

    A

    c

    A

    c

    A

    c

    B

    c

    B

    c

    R

    T

    c

    R

    Slika 6.240:

    -prema karakteru: na pasivne i aktivne filtare, linearne i nelinearne, sa koncentrisanim i

    rasporeenim parametrima. Teroija filtara se tretira u okviru sinteze elektricnih kola, a sinteza

    ima dva dijela: aproksimaciju i teoriju razrade. Zato imamo podjele filtra prema aproksimaciji

    na: Besselove filtre (funkcije) i Cebieljeve filtre (polinomi).

    Idealni filtar

    Transmitansa napona

    M(j) = U

    2

    (j)

    U1

    (j)= |M(j)| e j ( )

    ako je

    |M(j)| = K=const () = t k

    U2

    (j) = M(j)U1

    (j) =K e j ( ) U1

    (j)

  • 7/21/2019 Lutovac ELEKTRICNI FILTRI

    25/25

    271

    1

    U

    2

    U

    Slika 6.241: Idealni filtar

    Prema pravilima za Furijeovu transformaciju, onda u frekventnom domenu imamo

    U2

    (t) = KU1

    (t tk

    )

    tk

    = d()

    d =

    ()

    uslovi

    |M(j)| = k= const () = t

    k

    Dakle pod ovim uslovima ulazni signalU1

    prolazi kroz filtar bez izoblicenja uz pomjeranje

    po osi zatk

    (vremesnko pomjeranje). Ako je jo ispunjen uslovk = 1u pitanju je idealni filtar

    jer jeU1

    po modulu jednak U2