Caracteristicile filtrului piezoelectric

Vizualizări: 38 Autor: Editor site Ora publicării: 2018-11-02 Origine: Site

Întreba

După ce semnalul electric trece prin filtru, nu numai amplitudinea acestuia se schimbă cu frecvența, ci și faza sa se schimbă cu frecvența. Pentru a înțelege efectul filtrului asupra stării de funcționare a circuitului după ce circuitul este implicat, este necesar să se studieze cele trei caracteristici ale filtrului, și anume caracteristica de impedanță, caracteristica de atenuare și caracteristica de fază.

Caracteristicile de impedanță ale ceramicii piezoelectrice sunt impedanța de intrare și impedanța de ieșire. Filtrul este un dispozitiv conectat la rețeaua cu patru terminale și la intrarea filtrului. Semnalul este transmis la filtru și este privit ca sursă de semnal. Rezistența internă este Zi; dispozitivul conectat la ieșirea filtrului, ieșirea filtrului de recepție. Semnalul, considerat ca sarcină, are o impedanță de ZL; atât Zi cât și ZL sunt impedanța de terminare a filtrului.

impedanta caracteristica

Atunci când impedanțele de terminare Zi și ZL ale ceramicii piezoelectrice se modifică, impedanțele de intrare și de ieșire Z și Z sunt de asemenea modificate, ceea ce afectează starea de funcționare a filtrului. Pentru un filtru, acesta poate termina o impedanță de terminare unică la fiecare capăt. Această impedanță permite ca impedanța de intrare la sfârșitul studiului să fie exact egală cu impedanța de sarcină la acel capăt. Această impedanță caracteristică este impedanța caracteristică a filtrului. Impedanța caracteristică este legată de structura și parametrii filtrului însuși, precum și de frecvența semnalului de intrare. Prin urmare, pentru un anumit filtru, nu este o valoare fixă, dar este independentă de impedanța de terminare. Dacă impedanța finală a filtrului este egală cu impedanța sa caracteristică, filtrul va obține cea mai bună stare de funcționare. Această conexiune se numește conexiunea de potrivire a filtrului. Deoarece impedanța caracteristică depinde de frecvență, este imposibil să se realizeze o potrivire perfectă. Când impedanța de terminare a Materialul ceramic pizoelectric P-41 este egal cu impedanța sa caracteristică, impedanța de intrare văzută de la celălalt capăt este egală cu impedanța caracteristică a acelui capăt.

Caracteristica de atenuare

Despre caracteristica de atenuare sau caracteristica de pierdere, reflectă atenuarea semnalului de către filtru pentru frecvențe diferite sau capacitatea filtrului de a selecta semnale de frecvență diferite. Caracteristica lui Fabricarea ceramicii piezoelectrice in functie de frecventa se numeste caracteristica de atenuare a filtrului. Atenuarea filtrului poate fi împărțită în pierderi de transmisie, atenuare a interferenței (pierdere de inserție) și atenuare a muncii. În utilizarea și măsurarea filtrelor, cea mai comună este atenuarea intervențională.

Caracteristici de fază și caracteristici de defazare

Semnalul electric trece prin filtru nu numai cu amplitudinea, ci și cu faza. Schimbarea de fază cauzată de filtru nu este legată doar de frecvență, ci și de structura și parametrii filtrului. Caracteristica fazei cauzată de filtru în funcție de frecvență se numește caracteristică de fază. Caracteristica că diferența de fază variază în funcție de frecvență se numește caracteristică de defazare. Pentru o anumită caracteristică de atenuare, există o caracteristică de fază corespunzătoare acesteia. Pentru atenuarea intervențională, există o schimbare de fază intermediară, adică tensiunea (curentul) de pe sarcină are o schimbare de fază înainte și după interpunerea filtrului. Pentru atenuarea transmisiei, există o schimbare de fază de transmisie, adică semnalul de transmisie al filtrului are o schimbare de fază în raport cu semnalul de intrare. Deoarece semnalul de ieșire al filtrului are o întârziere în raport cu intrarea, se numește întârziere. Întârzierea este, de asemenea, o funcție de frecvență.

Principiul și caracteristicile electrice ale filtrelor ceramice piezoelectrice

Principiul Discurile piezoelectrice din material PZT5 sunt că filtrul ceramic piezoelectric este proiectat utilizând caracteristicile de rezonanță ale vibratorului ceramic piezoelectric. Când un vibrator ceramic piezoelectric este conectat în serie între sursa de semnal și sarcina ZL, acesta are caracteristicile de atenuare prezentate în figura următoare.

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

După cum se poate observa din figură, atunci când frecvența semnalului este aproape de frecvența de rezonanță a oscilatorului ceramic, impedanța acestuia este cea mai mică, semnalul de ieșire este cel mai mare sau semnalul are cea mai mică atenuare. Deci un vibrator ceramic monolit are proprietatea de a filtra, ceea ce este echivalent cu un filtru cu 2 terminale. Deși vibratoarele ceramice piezoelectrice monolitice au proprietăți de filtrare, caracteristicile de atenuare sunt slabe și adesea nu îndeplinesc cerințele de utilizare. Pentru a obține un filtru cu performanțe bune este necesară combinarea vibratoarelor piezoelectrice într-un anumit mod.

Proiectarea si calculul filtrului ceramic piezoelectric

Calculul de proiectare al filtrului piezoceramic se bazează pe indicele de performanță al unui filtru dat, cum ar fi frecvența centrală f0, lățimea de bandă Δf, coeficientul dreptunghiular K, pierderea de inserție Bon, gradul de apărare Bz, impedanța de potrivire Z și selecția electromecanică a materialului piezoceramic prin calcul teoretic. Coeficientul de cuplare, modul de vibrație, geometria vibratorului și numărul de noduri și structura filtrului creează un filtru care îndeplinește cerințele de performanță. Metoda de proiectare a filtrului poate fi, în general, împărțită în două tipuri: metoda de analiză și metoda cuprinzătoare. Ambele metode au propriile avantaje și trebuie aplicate în situații specifice. Metodele generalizate sunt utilizate în general pentru filtrele de bandă îngustă cu lățimi de bandă mai mici de 2%, în timp ce filtrele trece-jos și lățimea de bandă mai mare sunt de obicei proiectate folosind analize. Luând ca exemplu filtrul T pentru a ilustra etapele de calcul ale designului analitic. Condițiile cunoscute pentru calculul proiectării sunt, în general, frecvența centrală f0, lățimea de bandă Δf, atenuarea benzii de oprire dreptunghiulară impedanță și stabilitate. Cerințe finale pentru proiectare:

1) Proprietățile materialului: coeficientul de frecvență al temperaturii, constanta dielectrică relativă, coeficientul de cuplare electromecanic și coeficientul piezoelectric al porțelanului
2) Dimensiunea vibratorului: modul de vibrație al vibratorului, dimensiunea structurii
3) Numărul de secțiuni de filtru și numărul de vibratoare