Pi Filter คืออะไร: วงจรการทำงานและการใช้งาน

ตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์ เป็นตัวกรองการประมวลผลสัญญาณและมีอยู่ใน วงจรไฟฟ้า แบบฟอร์ม. หน้าที่หลักของตัวกรองคืออนุญาตให้ส่วนประกอบ DC ของโหลดของตัวกรองและบล็อกส่วนประกอบ AC ของเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแส ดังนั้นเอาต์พุตของวงจรกรองจะเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่เสถียร การออกแบบวงจรกรองสามารถทำได้โดยใช้พื้นฐาน ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เช่นตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ . ตัวเหนี่ยวนำมีคุณสมบัติเช่นอนุญาตเฉพาะสัญญาณ DC และบล็อก AC ในทำนองเดียวกันคุณสมบัติของตัวเก็บประจุคือการปิดกั้นสัญญาณ DC และจ่ายสัญญาณ AC โดยทั่วไปตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์จะลบส่วนประกอบความถี่ที่ไม่จำเป็นออกจากสัญญาณที่เราได้นำไปใช้และปรับปรุงองค์ประกอบที่จำเป็นเช่นแอคทีฟ / พาสซีฟแอนะล็อก / ดิจิทัล HPF , LPF, BPF , BSF, ตัวอย่าง / เวลาต่อเนื่อง, เชิงเส้น / ไม่ใช่เชิงเส้น, IIR / FIR เป็นต้นมีตัวกรองที่สำคัญบางอย่างเช่นตัวกรองตัวเหนี่ยวนำ, ตัวกรองไพ, ตัวกรองตัวเก็บประจุและตัวกรอง LC

Pi Filter คืออะไร?

ตัวกรอง Pi เป็นหนึ่งเดียว ชนิดของตัวกรอง ซึ่งมีสองพอร์ตสามเทอร์มินัลบล็อกรวมถึงสามองค์ประกอบที่แต่ละองค์ประกอบมีสองขั้ว: องค์ประกอบแรกเชื่อมต่อผ่านขั้ว i / p ไปยัง GND ขั้วที่สองเชื่อมต่อข้ามเทอร์มินัลจาก i / p ถึง o / p องค์ประกอบที่สามเชื่อมต่อข้ามเทอร์มินัลจาก o / p ถึง GND โมเดลของวงจรจะเป็นเหมือนสัญลักษณ์ ‘Pi’ องค์ประกอบที่ใช้ในวงจรคือตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำหนึ่งตัว

ความสำคัญของ Pi Filter

ความสำคัญของตัวกรองคือการได้รับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ไม่มีการกระเพื่อม โดยทั่วไปแล้วตัวกรองจะมีประสิทธิภาพในขณะที่ขจัดระลอกคลื่น AC จากแรงดันไฟฟ้า o / p ของวงจรเรียงกระแส อย่างไรก็ตามตัวกรอง Pi มีประสิทธิภาพมากกว่าในขณะที่กำจัดระลอกคลื่นเนื่องจากมีตัวเก็บประจุเพิ่มเติมที่บริเวณอินพุตของวงจร

วงจรกรอง Pi / การออกแบบ

การออกแบบวงจรกรอง pi แสดงไว้ด้านล่าง วงจรนี้ได้รับการออกแบบให้มีตัวเก็บประจุกรองสองตัวคือ C1 และ C2 และโช้กที่กล่าวถึงด้วย 'L' ส่วนประกอบทั้งสามนี้จัดเรียงในรูปแบบของอักษรกรีกไพ นี่คือเหตุผลที่วงจรถูกตั้งชื่อเป็นตัวกรองไพ ที่นี่ C1 เชื่อมต่อผ่าน o / p ของวงจรเรียงกระแส 'L' เชื่อมต่อแบบอนุกรมและ 'C2' เชื่อมต่อระหว่างโหลด แสดงเพียงส่วนเดียวของตัวกรอง แต่มักจะใช้ส่วนที่เท่ากันจำนวนมากเพื่อดำเนินการปรับให้เรียบ

pi กรอง

Pi กรองทำงาน

เอาท์พุทของวงจรเรียงกระแสถูกนำไปใช้กับขั้วอินพุตของตัวกรองเช่น 1 & 2 การกรองของส่วนประกอบทั้งสามนี้ในวงจรตัวกรองจะกล่าวถึงด้านล่าง

ตัวเก็บประจุตัวกรองแรก (C1) ให้รีแอคแตนซ์เล็กน้อยต่อ a.c. ส่วนประกอบของวงจรเรียงกระแสเอาต์พุต o / p เนื่องจากให้รีแอคแตนซ์ไม่ จำกัด ไปยัง d.c ส่วนประกอบ. ดังนั้นตัวเก็บประจุ C1 จึงหลีกเลี่ยง a.c. ส่วนประกอบในขณะที่ d.c. ส่วนประกอบรักษาการเดินทางไปยังโช้ค 'L'

หายใจไม่ออก (L) จัดเตรียมค่ารีแอกแตนซ์ให้กับ d.c. ส่วนประกอบและรีแอคแตนซ์สูงต่อ a.c. ส่วนประกอบ. ดังนั้นจึงอนุญาตให้ d.c. ส่วนประกอบที่จะจัดหาผ่านมันในขณะที่ a.c ที่เป็นกลาง คอมโพเนนต์สามารถบล็อกได้

ตัวเก็บประจุกรองที่สอง (C2) หลีกเลี่ยง a.c. ส่วนประกอบที่ทำให้หายใจไม่ออกไม่สำเร็จในการปิดกั้น ดังนั้นเพียงแค่ d.c. ส่วนประกอบแสดงทั่วทั้งโหลด

ลักษณะเฉพาะ

ลักษณะของตัวกรอง Pi จะต้องสร้างแรงดันไฟฟ้า o / p สูงบนท่อระบายน้ำขนาดเล็ก ในตัวกรองเหล่านี้การกรองหลักสามารถทำได้โดยใช้ตัวเก็บประจุบน C1input คลื่นกระแสสลับที่เหลือจะถูกกรองผ่านตัวเก็บประจุตัวที่สองและขดลวดตัวเหนี่ยวนำ

แรงดันไฟฟ้าสูงสามารถบรรลุได้ที่ o / p ของตัวกรองเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าทั้งหมดเข้ามาในอินพุตของตัวเก็บประจุ C1 แรงดันตกคร่อมตัวเก็บประจุ C2 และขดลวดโช้กค่อนข้างเล็ก

ลักษณะของตัวกรอง pi

ดังนั้นนี่คือประโยชน์หลักของตัวเก็บประจุ Pi เนื่องจากมีการรับแรงดันไฟฟ้าสูง อย่างไรก็ตามนอกจากแรงดันไฟฟ้า o / p ที่สูงแล้วการควบคุมแรงดันไฟฟ้าของตัวกรอง pi ก็แย่มาก เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขาออกที่ลดลงจากการเพิ่มขึ้นของการไหลของกระแสไฟฟ้าตลอดทั้งโหลด

แรงดันไฟฟ้าของตัวกรอง pi สามารถแสดงเป็น

วี_ร= ฉัน_{กระแสตรง}/ 2fc

เมื่อ C = C1 ในตัวกรอง pi ค่า RMS ของแรงดันไฟฟ้า o / p สามารถแสดงเป็น

วี_{ac rms} = วี_ร/ π√2

แทนค่าของ 'Vr' ในนิพจน์ด้านบน

วี_{ac rms} = วี_ร/ π√2 = 1 / π√2 * I_{กระแสตรง}/ 2fC1 = I_{กระแสตรง}Xc1√2

ที่นี่ Xc1 = 1/2 ω c1 = 1/4 πfc1

สมการข้างต้นคือรีแอคแตนซ์ของตัวเก็บประจุ i / p ที่ความเพี้ยนฮาร์มอนิกที่ 2

แรงดันกระเพื่อมสามารถบรรลุได้โดยการคูณ Xc2 / XL

ตอนนี้ V ’_{ac rms}= V_{ac rms}Xc2 / X_ล = ผม_{กระแสตรง}Xc1√2 * Xc2 / X_ล

สูตรปัจจัยการกระเพื่อมของตัวกรอง pi คือ

γ = V '_{ac rms}/ Vdc

= Idc Xc1 Xc2 √2 / V_{กระแสตรง}X_ล

= Idc Xc1 Xc2 √2 / Idc X_ล= Idc Xc1 Xc2√2 / Idc RLX_ล

= Xc1 Xc2 √2 / RLX_ล

γ = √2 / ร_ล* 1/2 ω c1 * 1/2 ω c2 * 1/2 ωล

= √2 / 8 ω³C1 C2LR_ล

ข้อดีข้อเสีย

ข้อดีของตัวกรอง pi รวมสิ่งต่อไปนี้

• แรงดันไฟฟ้าขาออกสูง
• ปัจจัยระลอกอยู่ในระดับต่ำ
• แรงดันไฟฟ้าผกผันสูงสุด (PIV) สูง

ข้อเสียของตัวกรอง pi รวมสิ่งต่อไปนี้

• การควบคุมแรงดันไฟฟ้าไม่ดี
• ขนาดใหญ่
• มีน้ำหนัก
• เเพง

การใช้งาน

แอปพลิเคชันของตัวกรอง pi รวมสิ่งต่อไปนี้

• แอปพลิเคชันของตัวกรอง pi ส่วนใหญ่ ได้แก่ การสื่อสาร อุปกรณ์เพื่อดึงสัญญาณที่แน่นอนหลังจากการมอดูเลต
• ตัวกรองนี้ส่วนใหญ่ใช้เพื่อลดสัญญาณรบกวนภายในสัญญาณเช่นเดียวกับสายไฟ
• ในการสื่อสารสัญญาณสามารถเปลี่ยนเป็นความถี่สูงได้หลายความถี่ ในขณะที่ตัวรับสัญญาณสิ้นสุดตัวกรองเหล่านี้สามารถใช้งานได้สำหรับการถอดรหัสช่วงความถี่ที่แน่นอน

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับภาพรวมของ pi กรอง . ดังนั้นนี่คือทั้งหมดเกี่ยวกับตัวกรอง pi วงจรกรองใช้เพื่อกำจัดส่วนประกอบ ac ภายในวงจรเรียงกระแส แต่วงจรนี้อนุญาตให้ส่วนประกอบ DC เข้าสู่โหลด วงจรนี้สามารถสร้างขึ้นด้วยส่วนประกอบแบบพาสซีฟเช่นตัวต้านทานตัวเก็บประจุและ ตัวเหนี่ยวนำ . การทำงานของตัวกรองส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางไฟฟ้าของส่วนประกอบ ในวงจรตัวเหนี่ยวนำจะบล็อก DC และปล่อยให้ AC ไหลผ่านในขณะที่ตัวเก็บประจุบล็อก DC และอนุญาตให้ AC นี่คือคำถามสำหรับคุณตัวกรอง pi ชื่ออื่นคืออะไร?