Karakteristik filter piezoelektrik

Dilihat: 38 Penulis: Editor Situs Waktu Publikasi: 02-11-2018 Asal: Lokasi

Menanyakan

Setelah sinyal listrik melewati filter, tidak hanya amplitudonya yang berubah terhadap frekuensi, tetapi juga fasanya berubah terhadap frekuensi. Untuk memahami pengaruh filter terhadap keadaan pengoperasian rangkaian setelah rangkaian dilibatkan, perlu dipelajari tiga karakteristik filter, yaitu karakteristik impedansi, karakteristik atenuasi, dan karakteristik fasa.

Karakteristik impedansi keramik piezoelektrik adalah impedansi masukan dan impedansi keluaran. Filter adalah perangkat yang terhubung ke jaringan empat terminal dan masukan dari filter. Sinyal ditransmisikan ke filter dan dianggap sebagai sumber sinyal. Hambatan internalnya adalah Zi; perangkat yang terhubung ke keluaran filter, keluaran dari filter penerima. Sinyal, dianggap sebagai beban, memiliki impedansi ZL; baik Zi dan ZL adalah impedansi terminasi filter.

Impedansi karakteristik

Ketika impedansi terminasi Zi dan ZL dari keramik piezoelektrik berubah, impedansi input dan output Z dan Z juga berubah, yang mempengaruhi kondisi kerja filter. Untuk filter, ia dapat mengakhiri impedansi terminasi unik di setiap ujungnya. Impedansi ini memungkinkan impedansi masukan pada akhir penelitian sama persis dengan impedansi beban pada akhir tersebut. Impedansi karakteristik ini adalah impedansi karakteristik filter. Impedansi karakteristik berhubungan dengan struktur dan parameter filter itu sendiri, serta frekuensi sinyal masukan. Oleh karena itu, untuk filter tertentu, ini bukan nilai tetap, tetapi tidak bergantung pada impedansi terminasi. Jika impedansi akhir filter sama dengan impedansi karakteristiknya, maka filter akan mendapatkan kondisi kerja terbaik. Koneksi ini disebut koneksi pencocokan filter. Karena impedansi karakteristik bergantung pada frekuensi, mustahil untuk membuat kecocokan yang sempurna. Ketika impedansi terminasi Keramik pizoelektrik bahan P-41 sama dengan impedansi karakteristiknya, impedansi masukan dilihat dari ujung yang lain sama dengan impedansi karakteristik ujung tersebut.

Karakteristik atenuasi

Tentang karakteristik atenuasi atau karakteristik kerugian, Ini mencerminkan redaman sinyal oleh filter untuk frekuensi berbeda, atau kemampuan filter untuk memilih sinyal frekuensi berbeda. Karakteristik dari pembuatan keramik piezoelektrik sebagai fungsi frekuensi disebut karakteristik atenuasi filter. Redaman filter dapat dibagi menjadi kehilangan transmisi, redaman interferensi (insertion loss), dan redaman kerja. Dalam penggunaan dan pengukuran filter, yang paling umum adalah atenuasi intervensi.

Karakteristik fasa dan karakteristik pergeseran fasa

Sinyal listrik melewati filter tidak hanya dengan amplitudonya tetapi juga dengan fasenya. Perubahan fasa yang disebabkan oleh filter tidak hanya berkaitan dengan frekuensi, tetapi juga struktur dan parameter filter. Karakteristik fasa yang disebabkan oleh filter sebagai fungsi frekuensi disebut karakteristik fasa. Karakteristik dimana perbedaan fasa bervariasi terhadap frekuensi disebut karakteristik pergeseran fasa. Untuk karakteristik atenuasi tertentu, terdapat karakteristik fase yang sesuai dengannya. Untuk redaman intervensi terdapat pergeseran fasa intervening yaitu tegangan (arus) pada beban mengalami perubahan fasa sebelum dan sesudah filter dipasang. Untuk redaman transmisi terdapat pergeseran fasa transmisi, yaitu sinyal transmisi filter mengalami pergeseran fasa relatif terhadap sinyal masukan. Karena sinyal keluaran filter mempunyai waktu tunda terhadap masukannya, maka ini disebut penundaan. Penundaan juga merupakan fungsi frekuensi.

Prinsip dan karakteristik kelistrikan filter keramik piezoelektrik

Prinsip dari Disk piezo bahan PZT5 adalah filter keramik piezoelektrik yang dirancang dengan memanfaatkan karakteristik resonansi vibrator keramik piezoelektrik. Ketika vibrator keramik piezoelektrik dihubungkan secara seri antara sumber sinyal dan beban ZL, karakteristik atenuasinya ditunjukkan pada gambar berikut.

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

Seperti dapat dilihat dari gambar, ketika frekuensi sinyal mendekati frekuensi resonansi osilator keramik, impedansinya paling kecil, sinyal keluarannya paling besar, atau sinyalnya memiliki redaman paling kecil. Jadi vibrator keramik monolitik memiliki sifat penyaringan yang setara dengan filter 2 terminal. Meskipun vibrator keramik piezoelektrik monolitik memiliki sifat penyaringan, karakteristik atenuasinya buruk dan sering kali gagal memenuhi persyaratan penggunaan. Untuk mendapatkan filter dengan kinerja yang baik, perlu dilakukan kombinasi vibrator piezoelektrik dengan cara tertentu.

Desain dan perhitungan filter keramik piezoelektrik

Perhitungan desain filter keramik piezo didasarkan pada indeks kinerja filter tertentu, seperti frekuensi tengah f0, bandwidthΔf, koefisien persegi panjang K, kerugian penyisipan Bon, derajat pertahanan Bz, impedansi pencocokan Z, dan pemilihan elektromekanis bahan keramik piezo dengan perhitungan teoritis. Koefisien kopling, mode getaran, geometri vibrator, dan jumlah node serta struktur filter menghasilkan filter yang memenuhi persyaratan kinerja. Metode perancangan filter secara umum dapat dibagi menjadi dua jenis: metode analisis dan metode komprehensif. Kedua metode tersebut memiliki kelebihannya masing-masing dan harus diterapkan dalam situasi tertentu. Metode umum umumnya digunakan untuk filter pita sempit dengan bandwidth kurang dari 2%, sedangkan filter high pass low pass dan filter bandwidth yang lebih besar biasanya dirancang menggunakan analitik. Mengambil T-filter sebagai contoh untuk mengilustrasikan langkah perhitungan desain analitis. Kondisi yang diketahui untuk perhitungan desain umumnya adalah frekuensi tengah f0, bandwidth Δf, koefisien persegi panjang K, pertahanan stopband (atau redaman stopband), impedansi pencocokan, dan stabilitas. Persyaratan akhir untuk desain:

1) Sifat material: koefisien frekuensi suhu, konstanta dielektrik relatif, koefisien kopling elektromekanis dan koefisien piezoelektrik porselen
2) Ukuran vibrator: mode getaran vibrator, ukuran struktur
3) Jumlah bagian filter dan jumlah vibrator