This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഇലക്‌ട്രിക്‌ ഫിൽറ്റർ
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ഇലക്‌ട്രിക്‌ ഫിൽറ്റർ
Electric Filter
വൈദ്യുത പരിപഥ(electric circuit)ങ്ങേളിൽ വ്യത്യസ്‌ത ആവൃത്തികള്‍ തമ്മിൽ വിവേചനം വരുത്തുന്നതിനുള്ള ഉപകരണം. ടെലിഫോണ്‍, റേഡിയോ, ടെലിവിഷന്‍, റഡാർ, ഹൈ-ഫീ (Hi-fi) സൗണ്ട്‌ സിസ്റ്റം എന്നിവയിലും റെക്‌റ്റിഫയറു(rectifier)കളുടെ ബഹിർഗമ((outlet)ത്തേിനപ്പുറമുള്ള പരിപഥങ്ങളിലും ഫിൽറ്റർ ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്‌. നിർദിഷ്‌ടാവൃത്തികളിലുള്ള വൈദ്യുത (സിഗ്നലുകളെ) മാത്രം കടത്തിവിടുന്നതിനും മറ്റുള്ളവയെ പുറന്തള്ളുകയോ അമർച്ച ചെയ്യുകയോ ചെയ്യുന്നതിനുമുള്ള വൈദ്യുത സംവിധാനമാണ്‌ ഫിൽറ്ററിന്റെ കാതലായ ഭാഗം.
1915-ൽ ജർമനിയിൽ കാള്‍ വില്ലി വാഗ്നറും യു.എസ്സിൽ ജോർജ്‌ ക്ലാപ്‌ബെല്ലും പരസ്‌പരം അറിയാതെ ഫിൽറ്റർ പരിപഥങ്ങള്‍ പ്രത്യേകം പ്രത്യേകം ആവിഷ്‌കരിച്ചു. നിമ്‌നപാരകം (low pass), ഉൈച്ചപാരകം (high pass), ബൈാന്‍ഡ്‌പാരകം (band pass), ബൈാന്‍ഡ്‌വർജകം (band stop) എന്നിങ്ങനെ നാലുതരം ഫിൽറ്റർ പരിപഥങ്ങള്‍ പ്രചാരത്തിലുണ്ട്‌. എല്ലാ ഫിൽറ്ററുകളുടെയും പ്രാഥമിക യൂണിറ്റ്‌ ഒരു പ്രരക-ഗ്രാഹക (L-C) കൂട്ടുസംവിധാനമായിരിക്കും. T രൂപത്തിലും L രൂപത്തിലുംരൂപത്തിലും ഈ ഘടകങ്ങള്‍ കൂട്ടിയോജിപ്പിക്കാം. പ്രാഥമിക യൂണിറ്റുകളുടെ ആവർത്തനം ആവശ്യാനുസരണം ഉപയോഗിക്കുന്നു. L,T,രൂപങ്ങളിൽ പ്രരകങ്ങളും ഗ്രാഹകങ്ങളും രൂപീകരിക്കുന്നവിധം ചിത്രം 1-ൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു.
പ്രരകങ്ങളും ഗ്രാഹകങ്ങളും ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്ന ഇത്തരം പരിപഥങ്ങളെ നിഷ്‌ക്രിയ (passive) ഫിൽറ്ററുകള്‍ എന്നു വിളിക്കുന്നു. താണ ആവൃത്തികളിൽ വളരെ ഉയർന്ന ലംബരോധമുള്ള പ്രരകങ്ങള്‍ (inductors) ആെവശ്യമായി വരുമെന്നതാണ്‌ ഇവയ്‌ക്കുള്ള മുഖ്യദോഷം. വലുപ്പക്കൂടുതലും വിലക്കൂടുതലും മറ്റ്‌ പോരായ്‌മകളാണ്‌.
ആവശ്യമില്ലാത്ത അനവധി തരംഗങ്ങള്‍ക്കിടയിൽനിന്ന്‌ ആവശ്യമായ ഒരു പ്രത്യേക ആവൃത്തി ബാന്‍ഡിലുള്ളവയെ മാത്രം വേർതിരിച്ചു സ്വീകരിക്കുവാന്‍ ബാന്‍ഡ്‌ പാരകഫിൽറ്ററുകളാണ്‌ ഉപയോഗിക്കുക. ഒരു നിമ്‌നപാരകഫിൽറ്ററിന്റെ സാധാരണരൂപം ഏതാണ്ട്‌ ചിത്രം 2-ലേതുപോലെയായിരിക്കും.
"പാരകബാന്‍ഡ്‌'(pass band) അഥവാ ഫിൽറ്റർ കടത്തിവിടുന്ന വോള്‍ട്ടതയുടെ ആവൃത്തിവൃന്ദം നിർദിഷ്‌ടമായിരിക്കും. ഈ ആവൃത്തിവൃന്ദത്തിനു മുകളിലും താഴെയുമുള്ള ആവൃത്തികളിൽ ബഹിർഗമനം ഗണ്യമായി കുറഞ്ഞിരിക്കണം. ചിത്രം 2(ii)ലെ ലേഖ(graph)യിൽ കാണുംവിധം വശങ്ങളിൽ മൂല്യം എത്രയും വേഗം പൂജ്യത്തിലേക്കു താഴുന്നുവോ അത്രയും സംവേദനക്ഷമമായിരിക്കും ആ ഫിൽറ്റർ. ഉന്നത ആവൃത്തികള്‍ മാത്രം കടത്തിവിടുന്ന ഉച്ചപാരക ഫിൽറ്ററുകള്‍ നിമ്‌നപാരകഫിൽറ്ററുകളിൽ I-ഉം L-യും പരസ്‌പരം മാറ്റിവയ്‌ക്കുന്നതുവഴി ഉന്നത ആവൃത്തികള്‍ മാത്രം കടത്തിവിടുന്ന ഉച്ചപാരക ഫിൽറ്ററുകള്‍ ലഭ്യമാക്കാം.
എന്ന സമവാക്യത്തെ അനുസരിക്കുന്ന ഒരു ഘഇ ഘടകം ശ്രണിയിലേർപ്പെടുത്തി, ഭാരത്തിനു സമാന്തരമായി ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു പരിപഥത്തിൽ എന്ന ആവൃത്തിയുള്ള സ്‌പന്ദങ്ങള്‍ക്ക്‌ അനുഭവപ്പെടുന്ന കർണരോധം (impedance) പൂജ്യം ആയിരിക്കും. അതായത്‌ ആ ആവൃത്തിക്ക്‌ പാരകമാണ്‌ ആ ഫിൽറ്റർ.
ഇങ്ങനെ നിർദിഷ്‌ട ആവൃത്തികള്‍ മാത്രം അനുവദിക്കുന്ന ബാന്‍ഡ്‌ പാരക ഫിൽറ്ററുകളുടെ സംവിധാനക്രമം ചിത്രം 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. പ്രത്യാവൃത്തിധാരയെ ദിഷ്‌ടകാരികള്‍ ഉപയോഗിച്ചു നേർധാരയാക്കി മാറ്റുമ്പോള്‍ ലഭിക്കുന്നത്‌ പൂർണ ശുദ്ധിയുള്ള നേർവോള്‍ട്ടതയായിരിക്കുകയില്ല (ചിത്രം 4). ഈ വോള്‍ട്ടതാരൂപത്തെ സ്ഥിരമൂല്യമുള്ള വോള്‍ട്ടതയും അതിനു മുകളിൽ ചെലുത്തപ്പെട്ട വ്യത്യസ്‌ത ആവൃത്തികളിലുള്ള മറ്റു കുറേ വോള്‍ട്ടതാ തരംഗങ്ങളും ചേർന്നതായി ഫൂറിയേ വിശകലനം വഴി മനസ്സിലാക്കാം. ഇതിലെ മറ്റ്‌ ആവൃത്തികളിലുള്ള തരംഗങ്ങളെ ഹാർമോണികങ്ങള്‍ എന്നു പറയുന്നു. മുഖ്യതരംഗആവൃത്തിക്കു തുല്യമായ ആവൃത്തിയുള്ള തരംഗമാണ്‌ പ്രാഥമിക ഹാർമോണികം. സ്ഥിരമൂല്യവുമായി പ്രാഥമിക ഹാർമോണികത്തിന്റെ ആയാമം (amplitude) താരതമ്യപ്പെടുത്തുന്ന അനുപാതത്തെ അലയനുപാതം (ripple ratio: q) എന്നു പറയുന്നു. ദിഷ്‌ടകാരിയിലെ ഫേസുകളുടെ എണ്ണം കൂടുന്നതനുസരിച്ച്‌ അലയനുപാതം കുറഞ്ഞിരിക്കും. മൂന്നു ഫേസിന്‌ 0.25-ഉം ആറുഫേസിന്‌ 0.057-ഉം ആണ്‌ ൂ-ന്റെ മൂല്യം. നേർധാരയുടെ ശക്തിയിൽ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകള്‍ കുറഞ്ഞിരിക്കുവാനായി ദിഷ്‌ടകാരിയുടെ ബഹിർഗമത്തെ വൈദ്യുതഭാരവുമായി ഘടിപ്പിക്കുന്നതിനുമുമ്പ്‌ വൈദ്യുതധാരയെ ഒരു "മിനുസപ്പെടുത്തൽ ഫിൽറ്ററി'(smoothing filter)ലൂടെ കടത്തിവിടാറുണ്ട്‌. ധാരയുടെ ശ്രണിയിൽ നല്‌കുന്ന പ്രരകം ഹാർമോണിക വോള്‍ട്ടതകളെ അമർച്ചചെയ്യുന്നതോടൊപ്പം സമാന്തരമായി ഘടിപ്പിക്കുന്ന ഗ്രാഹകങ്ങള്‍ ഹാർമോണികധാരകളെ വഴിമാറ്റിക്കളയുന്നു.
സമാന്തരമായി ഘടിപ്പിക്കുന്ന ഘഇ ജോടികള്‍ക്ക്‌ സ്‌പന്ദത്തിന്റെ ആവൃത്തിയോട്‌ അനുനാദം (resonance) സൃഷ്‌ടിക്കുവാന്‍ ആവശ്യമായ മൂല്യമുണ്ടായിരിക്കുകയും ഈ ഘടകത്തെ വൈദ്യുതഭാരവുമായി ശ്രണീബന്ധത്തിലേർപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്ന സ്‌പന്ദതരംഗങ്ങള്‍ അതിലൂടെ കടന്നുപോവുന്നതല്ല. അല്ലാത്തപക്ഷം തരംഗത്തിന്‌ അനന്തമായ കർണരോധം അനുഭവപ്പെടും. ഇത്തരം ഫിൽറ്റർ പരിപഥങ്ങളെ തരംഗക്കെണികള്‍ അഥവാ വേവ്‌ ട്രാപ്‌ (wave trap) എന്നു വിളിക്കുന്നു. പവർ ലൈന്‍ കരിയർ കമ്യൂണിക്കേഷന്‍ (PLCC) സംവിധാനങ്ങളിലാണിവ കൂടുതലായും ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നത്‌. ഫിൽറ്ററുകളുടെ ഘടകങ്ങളിൽ രോധം ഉള്‍പ്പെടുന്നുണ്ടെങ്കിൽ അതു മിനുസപ്പെടുത്തലിനെ പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കും. ഫിൽറ്ററിനുമുമ്പും ശേഷവുമുള്ള അലയനുപാതം താരതമ്യം ചെയ്‌താണ്‌ ഫിൽറ്ററിന്റെ മന്ദീകരണ ക്ഷമത നിർണയിക്കുന്നത്‌. എല്ലാ ഫിൽറ്ററുകളിലും അല്‌പമായെങ്കിലും തരംഗങ്ങള്‍ക്ക്‌ അവമന്ദനം (attenuation) സംഭവിക്കുന്നതാണ്‌. താണ ആവൃത്തികളിൽ ഉയർന്ന പ്രരകമൂല്യം ആവശ്യമായിവരുന്നതിനാൽ ഇത്തരം നിഷ്‌ക്രിയ ഫിൽറ്ററുകള്‍ ഉപയോഗത്തിൽനിന്നു പുറന്തള്ളപ്പെട്ടുവരികയാണ്‌. പകരം ട്രാന്‍സിസ്റ്ററുകള്‍, സമാകലിതപരിപഥങ്ങള്‍ (integrated circuits)എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചുള്ള സക്രിയ (active) ഫിൽറ്ററുകള്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്തിവരുന്നു. ഫിൽറ്ററിന്റെ വിവിധ ഘടകങ്ങളെ ഒരേ ആധാത്രിയിൽ എളുപ്പത്തിൽ രൂപപ്പെടുത്തിയെടുക്കാനുള്ള സൗകര്യം സമാകലിതപരിപഥങ്ങളിൽ വളരെയധികമാണ്‌. ഉയർന്ന സംവേദന ക്ഷമമായ ഫിൽറ്ററുകള്‍ നിർമിക്കുവാന്‍ പിസോ-ഇലക്‌ട്രിക്‌ ക്രിസ്റ്റലുകളും ഇന്നുപയോഗിക്കാറുണ്ട്‌.
(വി.കെ. ദാമോദരന്‍; സ.പ.)
