أسباب تسرب المياه من الثلاجة

المرشحات الفعالة Active Filters

تتكون هذه المرشحات من مجموعة من العناصر غير الفعالة (RC) بالإضافة إلى عنصر فعال واحد على الأقل يستخدم كمكبر العمليات Operational Amplifier؛ وتتميز هذه المرشحات بالحصول على استجابة ترددية أكثر دقة من المرشحات غير الفعالة حيث أنننا نحصل من خلالها على تكبير Gain أو كسب أكبر من الواحد.

مميزات المرشحات الفعالة

1. عدم استخدام الملفات أو المحاثات (lnductors).
2. الحصول على كسب فعلي والذي يمكن التحكم به.
3. سهولة التصميم لهذه المرشحات.
4. ممانعة دخل عالية تمنع تأثير الحمل الزائد ( Excessive Loading) لمصادر التشغيل.
5. ممانعة خرج منخفضة بحيث يمنع تأثر المرشح بالحمل (Load).

أنواع المرشحات الفعالة

مرشح تمرير التردد المنخفض الفعال أو دائرة فلتر Sallen-Key-LPF

مرشح تمرير التردد المنخفض الفعال 

وهو فلتر أو مرشح يقوم بتمرير الترددات المنخفضة حتى تردد القطع Fc ولا يمرر التيارات المرتفعة حيث أننا نلاحظ وجود مكثفين C1 و C2 يسمحان بمرور التيار المنخفض دون مشاكل ولكن لا يسمحان بمرور التيار المرتفع.
هذه الدائرة تستخدم Operational Amplifier واحد؛ونلاحظ أن المكثف C1 لم يتم توصيله بالأرضي وبذلك تم الوصل بين المرحلة الاولى والمرحلة الثانية؛ويطلق على هذه الدائرة Active Low Pass Filter ؛حيث أنه عند مرورو التيار المنخفض يمر عبر المقاومة R1 أما المكثفين C1 و C2 لا يمرران من خلالهما سوى التيار المرتفع مما يعنى عدم مرور التيار المنخفض خلالهما (يعتبران Open Circuit) ومروره عبر المقاومة R2 ويصل إلى Operational Amplifier ثم إلى الخرج.
أما في حالة التيار المرتفع يمر عبر المقاومة R1 ثم إلى المكثف C1 الذي يعتبر Short Circuit وأيضا يمر التيار عبر C2 ويعتبر أيضا Short Circuit مما ينتج عنه مرور صفر فولت إلى مكبر العمليات Operational Amplifier وبالتالي لن يخرج فولت على الخرج Output.
أما بين الترددين المنخفض والمرتفع يأخذ عدة أشكال على حسب قيم كلا من المقاومات والمكثفات؛ويمكن الحصول على هذه القيمةQuality Factor من خلال القانون التالي:

 

قيمة Quality Factor

أما تردد القطع لهذا الفلتريمكن الحصول عليه من خلال القانون التالي:

 

قيمة تردد القطع

هل يمكن عمل فلترة وتكبير في نفس الوقت؟

يمكن ذلك عن طريق إضافة مقاومتين عند الخرج هما RA وRB ليصبح Non-Inverting Amplifier ويكون معدل التكبير كالتالي:
Gain(A)=1+RA/RB.

هل يمكن عمل فلترة وتكبير في نفس الوقت؟

ملاحظة

يطلق على هذا الفلتر اسم Sallen-Key معدل وهو VCVS Circuit.

مرشح تمرير التردد العالي الفعال أو دائرة فلتر Sallen-Key-HPF

مرشح تمرير التردد العالي الفعال 

في المرشح الفعال لإمرار الترددات العالية (HPF) Active High -Pass Filter يتم تبديل أماكن المقاومات (R) و مكان المكثفات (C) للحصول على مرشح يعمل على تمرير الترددات العالية والتي تكون أعلى من تردد القطع وفي نفس الوقت يمنع مرور الترددات المنخفضة دون تردد القطع .

يستخدم مرشح التردد العالي في مختلف المجالات وأهمها أنظمة الاتصالات التماثلية والرقمية و البث الإذاعي والتلفزيوني والأنظمة الإلكترونية المختلفة.

مرشح تمرير حزمة الترددات الفعالة أو دائرة فلتر Sallen-Key-BPF

مرشح تمرير حزمة الترددات الفعالة 

في المرشح الفعال لإمرار نطاق ترددي (BPF) Active Band -Pass Filter يتم تمرير نطاق ترددى محدد أو نطاق ترددي وذلك لفصل (عزل) إشارة بتردد معين أو مجال من الإشارات والتي تقع ضمن نطاق ترددي عن الإشارات الأخرى والتي تقع خارج هذا النطاق؛ويكون النطاق الترددى Active BPF بين ترددين هما تردد القطع السفلي وتردد القطع العلوي.

مرشح فعال لإيقاف نطاق ترددي أو دائرة فلتر Sallen-Key-BSF

مرشح فعال لإيقاف نطاق ترددي

يقوم المرشح (BSF) Active Band -Stop Filter بإلغاء وحذف أو منع مرور الترددات ضمن نطاق معين والسماح بمرور جميع الترددات التي تقع خارج هذا النطاق.

أنواع الفلاتر من حيث شكل الاستجابة الترددية وخصائصها

أنواع الفلاتر من حيث شكل الاستجابة الترددية وخصائصها

فلتر Butterworth Filter

له أفضل استجابة مستوية بدون أي تذبذب ripple ولكن الفلترة ليست حادة.

فلتر Chebyshev Filter أو Chebyshev 1

له استجابة حادة وقدرة فلترة عالية ولكن يعاني من تذبذب قبل تردد القطع.

فلتر Inverse Chebyshev Filter أو Chebyshev 2

له استجابة حادة ولكن يعاني من تذبذب بعد تردد القطع.

فلتر Elliptic Filter

له استجابة حادة وقدرة فلترة عالية ولكن يعاني من تذبذب قبل و بعد تردد القطع.

ملاحظة

كل الفلاتر السابقة لها استجابة Phase متغيرة أي أن التأخير الزمني غير ثابت لكل الترددات قبل تردد القطع وهذا في بعض الأحيان يسبب تشوه للإشارة المفلترة إذا كانت تحتوي على ترددات عديدة في أن واحد.

فلتر Bessel Filter

له أفضل استجابة من ناحية Phase حيث يكون التأخير الزمني ثابت لكل تردد قبل تردد القطع ولكن هذا على حساب حدة فلترة سيئة.

فلتر All Pass Filter أو Linear

له أفضل استجابة من ناحية Phase حيث يكون التأخير الزمني ثابت لكل الترددات تقريبا.

المصادر

المناهج السورية - المناهج السعودية- دورة الالكترونيات العملية:المرشحات الفعالة Active Filters

للذهاب إلى فهرس دروس دورة الالكترونيات العملية للمهندس وليد عيسي من هنا