Charakteristika piezoelektrického filtru

Zobrazení: 38 Autor: Editor webu Čas publikování: 2018-11-02 Původ: místo

Zeptejte se

Po průchodu elektrického signálu filtrem se s frekvencí mění nejen jeho amplituda, ale i fáze. Abychom pochopili vliv filtru na provozní stav obvodu po zapojení obvodu, je nutné prostudovat tři charakteristiky filtru, a to impedanční charakteristiku, útlumovou charakteristiku a fázovou charakteristiku.

Impedanční charakteristiky piezoelektrické keramiky jsou vstupní impedance a výstupní impedance. Filtr je zařízení připojené ke čtyřsvorkové síti a vstupu filtru. Signál je přenášen do filtru a je považován za zdroj signálu. Vnitřní odpor je Zi; zařízení připojené k výstupu filtru, výstupu přijímacího filtru. Signál, uvažovaný jako zátěž, má impedanci ZL; Zi i ZL jsou zakončovací impedance filtru.

Charakteristická impedance

Když se změní ukončovací impedance Zi a ZL piezoelektrické keramiky, změní se také její vstupní a výstupní impedance Z a Z, což má vliv na pracovní stav filtru. U filtru může ukončit jedinečnou zakončovací impedanci na každém konci. Tato impedance umožňuje, aby se vstupní impedance na konci studie přesně rovnala zátěžové impedanci na tomto konci. Tato charakteristická impedance je charakteristická impedance filtru. Charakteristická impedance souvisí se strukturou a parametry samotného filtru a také s frekvencí vstupního signálu. Pro určitý filtr tedy nejde o pevnou hodnotu, ale je nezávislá na zakončovací impedanci. Pokud je konečná impedance filtru rovna jeho charakteristické impedanci, získá filtr nejlepší pracovní podmínky. Toto zapojení se nazývá odpovídající zapojení filtru. Protože charakteristická impedance je frekvenčně závislá, není možné dosáhnout dokonalé shody. Při ukončení impedance Materiál P-41 pizoelektrická keramika je rovna jeho charakteristické impedanci, vstupní impedance viděná z druhého konce je rovna charakteristické impedanci tohoto konce.

Útlumová charakteristika

O útlumové charakteristice nebo ztrátové charakteristice, Odráží útlum signálu filtrem pro různé frekvence nebo schopnost filtru vybrat různé frekvenční signály. Charakteristika Výroba piezoelektrické keramiky jako funkce frekvence se nazývá útlumová charakteristika filtru. Útlum filtru lze rozdělit na přenosový útlum, rušivý útlum (vložný útlum) a pracovní útlum. Při použití a měření filtrů je nejčastější intervenční útlum.

Fázové charakteristiky a charakteristiky fázového posunu

Elektrický signál prochází filtrem nejen svou amplitudou, ale i fází. Fázová změna způsobená filtrem nesouvisí pouze s frekvencí, ale také se strukturou a parametry filtru. Charakteristika fáze způsobená filtrem jako funkce frekvence se nazývá fázová charakteristika. Charakteristika, že fázový rozdíl se mění s frekvencí, se nazývá charakteristika fázového posunu. Pro určitou útlumovou charakteristiku je tomu odpovídající fázová charakteristika. U intervenčního útlumu dochází k mezilehlému fázovému posunu, to znamená, že napětí (proud) na zátěži má před a po vložení filtru fázovou změnu. Pro přenosový útlum existuje fázový posun převodu, tj. přenosový signál filtru má oproti vstupnímu signálu fázový posun. Protože výstupní signál filtru má časové zpoždění vzhledem ke vstupu, označuje se jako zpoždění. Zpoždění je také funkcí frekvence.

Princip a elektrické vlastnosti piezoelektrických keramických filtrů

Princip Piezodisky z materiálu PZT5 spočívá v tom, že piezoelektrický keramický filtr je navržen s využitím rezonančních charakteristik piezoelektrického keramického vibrátoru. Když je piezoelektrický keramický vibrátor zapojen do série mezi zdroj signálu a zátěž ZL, má útlumovou charakteristiku uvedenou na následujícím obrázku.

$AS5JI%BU3[_[FI{3U}{GX5L$

Jak je patrné z obrázku, když je frekvence signálu blízká rezonanční frekvenci keramického oscilátoru, jeho impedance je nejmenší, výstupní signál je největší nebo má signál nejmenší útlum. Takže monolitický keramický vibrátor má vlastnost filtrování, což je ekvivalentní 2-koncovému filtru. Přestože monolitické piezoelektrické keramické vibrátory mají filtrační vlastnosti, charakteristiky útlumu jsou špatné a často nesplňují požadavky pro použití. Pro získání filtru s dobrým výkonem je nutné piezoelektrické vibrátory určitým způsobem kombinovat.

Návrh a výpočet piezoelektrického keramického filtru

Konstrukční výpočet piezokeramického filtru je založen na výkonnostním indexu daného filtru, jako je středová frekvence f0, šířka pásmaΔf, pravoúhlý koeficient K, vložný útlum Bon, obranný stupeň Bz, přizpůsobovací impedance Z a elektromechanický výběr piezokeramického materiálu teoretickým výpočtem. Koeficient vazby, režim vibrací, geometrie vibrátoru a počet uzlů a struktura filtru vytvářejí filtr, který splňuje požadavky na výkon. Metodu návrhu filtru lze obecně rozdělit do dvou typů: metoda analýzy a metoda komplexní. Obě metody mají své výhody a musí být aplikovány v konkrétních situacích. Zobecněné metody se obecně používají pro úzkopásmové filtry se šířkou pásma menší než 2 %, zatímco horní propust, dolní propust a filtry s větší šířkou pásma jsou obvykle navrženy pomocí analytiky. Vezměme si T-filtr jako příklad pro ilustraci výpočtových kroků analytického návrhu. Známé podmínky pro návrhový výpočet jsou obecně středová frekvence f0, šířka pásma Δf, pravoúhlý koeficient (nebo impedance stopového pásma a stabilita. Konečné požadavky na design:

1) Vlastnosti materiálu: frekvenční koeficient teploty, relativní dielektrická konstanta, koeficient elektromechanické vazby a piezoelektrický koeficient porcelánu
2) Velikost vibrátoru: vibrační režim vibrátoru, velikost konstrukce
3) Počet filtračních sekcí a počet vibrátorů