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 ഫില്‍റ്റര്‍
Electric Filter
വൈദ്യുത പരിപഥ(electric circuit)ങ്ങളില്‍ വ്യത്യസ്‌ത ആവൃത്തികള്‍ തമ്മില്‍ വിവേചനം വരുത്തുന്നതിനുള്ള ഉപകരണം. ടെലിഫോണ്‍, റേഡിയോ, ടെലിവിഷന്‍, റഡാര്‍, ഹൈ-ഫീ (Hi-fi) സൗണ്ട്‌ സിസ്റ്റം എന്നിവയിലും റെക്‌റ്റിഫയറു(rectifier)കളുടെ ബഹിര്‍ഗമ((outlet)ത്തിനപ്പുറമുള്ള പരിപഥങ്ങളിലും ഫില്‍റ്റര്‍ ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്‌. നിര്‍ദിഷ്‌ടാവൃത്തികളിലുള്ള വൈദ്യുത (സിഗ്നലുകളെ) മാത്രം കടത്തിവിടുന്നതിനും മറ്റുള്ളവയെ പുറന്തള്ളുകയോ അമര്‍ച്ച ചെയ്യുകയോ ചെയ്യുന്നതിനുമുള്ള വൈദ്യുത സംവിധാനമാണ്‌ ഫില്‍റ്ററിന്റെ കാതലായ ഭാഗം.
1915-ല്‍ ജര്‍മനിയില്‍ കാള്‍ വില്ലി വാഗ്നറും യു.എസ്സില്‍ ജോര്‍ജ്‌ ക്ലാപ്‌ബെല്ലും പരസ്‌പരം അറിയാതെ ഫില്‍റ്റര്‍ പരിപഥങ്ങള്‍ പ്രത്യേകം പ്രത്യേകം ആവിഷ്‌കരിച്ചു. നിമ്‌നപാരകം (low pass), ഉച്ചപാരകം (high pass), ബാന്‍ഡ്‌പാരകം (band pass), ബാന്‍ഡ്‌വര്‍ജകം (band stop) എന്നിങ്ങനെ നാലുതരം ഫില്‍റ്റര്‍ പരിപഥങ്ങള്‍ പ്രചാരത്തിലുണ്ട്‌. എല്ലാ ഫില്‍റ്ററുകളുടെയും പ്രാഥമിക യൂണിറ്റ്‌ ഒരു പ്രേരക-ഗ്രാഹക (L-C) കൂട്ടുസംവിധാനമായിരിക്കും. T രൂപത്തിലും L രൂപത്തിലും π രൂപത്തിലും ഈ ഘടകങ്ങള്‍ കൂട്ടിയോജിപ്പിക്കാം. പ്രാഥമിക യൂണിറ്റുകളുടെ ആവര്‍ത്തനം ആവശ്യാനുസരണം ഉപയോഗിക്കുന്നു. L,T,π രൂപങ്ങളില്‍ പ്രേരകങ്ങളും ഗ്രാഹകങ്ങളും രൂപീകരിക്കുന്നവിധം ചിത്രം 1-ല്‍ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു.
പ്രേരകങ്ങളും ഗ്രാഹകങ്ങളും ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്ന ഇത്തരം പരിപഥങ്ങളെ നിഷ്‌ക്രിയ (passive) ഫില്‍റ്ററുകള്‍ എന്നു വിളിക്കുന്നു. താണ ആവൃത്തികളില്‍ വളരെ ഉയര്‍ന്ന ലംബരോധമുള്ള പ്രേരകങ്ങള്‍ (inductors) ആവശ്യമായി വരുമെന്നതാണ്‌ ഇവയ്‌ക്കുള്ള മുഖ്യദോഷം. വലുപ്പക്കൂടുതലും വിലക്കൂടുതലും മറ്റ്‌ പോരായ്‌മകളാണ്‌.
ആവശ്യമില്ലാത്ത അനവധി തരംഗങ്ങള്‍ക്കിടയില്‍നിന്ന്‌ ആവശ്യമായ ഒരു പ്രത്യേക ആവൃത്തി ബാന്‍ഡിലുള്ളവയെ മാത്രം വേര്‍തിരിച്ചു സ്വീകരിക്കുവാന്‍ ബാന്‍ഡ്‌ പാരകഫില്‍റ്ററുകളാണ്‌ ഉപയോഗിക്കുക.
ഒരു നിമ്‌നപാരകഫില്‍റ്ററിന്റെ സാധാരണരൂപം ഏതാണ്ട്‌ ചിത്രം 2-ലേതുപോലെയായിരിക്കും.
"പാരകബാന്‍ഡ്‌'(pass band) അഥവാ ഫില്‍റ്റര്‍ കടത്തിവിടുന്ന വോള്‍ട്ടതയുടെ ആവൃത്തിവൃന്ദം നിര്‍ദിഷ്‌ടമായിരിക്കും. ഈ ആവൃത്തിവൃന്ദത്തിനു മുകളിലും താഴെയുമുള്ള ആവൃത്തികളില്‍ ബഹിര്‍ഗമനം ഗണ്യമായി കുറഞ്ഞിരിക്കണം. ചിത്രം 2 (ii)ലെ ലേഖ(graph)യില്‍ കാണുംവിധം വശങ്ങളില്‍ മൂല്യം എത്രയും വേഗം പൂജ്യത്തിലേക്കു താഴുന്നുവോ അത്രയും സംവേദനക്ഷമമായിരിക്കും ആ ഫില്‍റ്റര്‍.
ഉന്നത ആവൃത്തികള്‍ മാത്രം കടത്തിവിടുന്ന ഉച്ചപാരക ഫില്‍റ്ററുകള്‍ നിമ്‌നപാരകഫില്‍റ്ററുകളില്‍ L-ഉം C-യും പരസ്‌പരം മാറ്റിവയ്‌ക്കുന്നതുവഴി ഉന്നത ആവൃത്തികള്‍ മാത്രം കടത്തിവിടുന്ന ഉച്ചപാരക ഫില്‍റ്ററുകള്‍ ലഭ്യമാക്കാം.
എന്ന സമവാക്യത്തെ അനുസരിക്കുന്ന ഒരു L-C ഘടകം ശ്രേണിയിലേര്‍പ്പെടുത്തി, ഭാരത്തിനു സമാന്തരമായി ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു പരിപഥത്തില്‍ ƒr എന്ന ആവൃത്തിയുള്ള സ്‌പന്ദങ്ങള്‍ക്ക്‌ അനുഭവപ്പെടുന്ന കര്‍ണരോധം (impedance) പൂജ്യം ആയിരിക്കും. അതായത്‌ ആ ആവൃത്തിക്ക്‌ പാരകമാണ്‌ ആ ഫില്‍റ്റര്‍.
ഇങ്ങനെ നിര്‍ദിഷ്‌ട ആവൃത്തികള്‍ മാത്രം അനുവദിക്കുന്ന ബാന്‍ഡ്‌ പാരക ഫില്‍റ്ററുകളുടെ സംവിധാനക്രമം ചിത്രം 3-ല്‍ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
പ്രത്യാവൃത്തിധാരയെ ദിഷ്‌ടകാരികള്‍ ഉപയോഗിച്ചു നേര്‍ധാരയാക്കി മാറ്റുമ്പോള്‍ ലഭിക്കുന്നത്‌ പൂര്‍ണ ശുദ്ധിയുള്ള നേര്‍വോള്‍ട്ടതയായിരിക്കുകയില്ല (ചിത്രം 4). ഈ വോള്‍ട്ടതാരൂപത്തെ സ്ഥിരമൂല്യമുള്ള വോള്‍ട്ടതയും അതിനു മുകളില്‍ ചെലുത്തപ്പെട്ട വ്യത്യസ്‌ത ആവൃത്തികളിലുള്ള മറ്റു കുറേ വോള്‍ട്ടതാ തരംഗങ്ങളും ചേര്‍ന്നതായി ഫൂറിയേ വിശകലനം വഴി മനസ്സിലാക്കാം. ഇതിലെ മറ്റ്‌ ആവൃത്തികളിലുള്ള തരംഗങ്ങളെ ഹാര്‍മോണികങ്ങള്‍ എന്നു പറയുന്നു. മുഖ്യതരംഗആവൃത്തിക്കു തുല്യമായ ആവൃത്തിയുള്ള തരംഗമാണ്‌ പ്രാഥമിക ഹാര്‍മോണികം. സ്ഥിരമൂല്യവുമായി പ്രാഥമിക ഹാര്‍മോണികത്തിന്റെ 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 q-ന്റെ മൂല്യം. നേര്‍ധാരയുടെ ശക്തിയില്‍ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകള്‍ കുറഞ്ഞിരിക്കുവാനായി ദിഷ്‌ടകാരിയുടെ ബഹിര്‍ഗമത്തെ വൈദ്യുതഭാരവുമായി ഘടിപ്പിക്കുന്നതിനുമുമ്പ്‌ വൈദ്യുതധാരയെ ഒരു "മിനുസപ്പെടുത്തല്‍ ഫില്‍റ്ററി'(smoothing filter)ലൂടെ കടത്തിവിടാറുണ്ട്‌. ധാരയുടെ ശ്രേണിയില്‍ നല്‌കുന്ന പ്രേരകം ഹാര്‍മോണിക വോള്‍ട്ടതകളെ അമര്‍ച്ചചെയ്യുന്നതോടൊപ്പം സമാന്തരമായി ഘടിപ്പിക്കുന്ന ഗ്രാഹകങ്ങള്‍ ഹാര്‍മോണികധാരകളെ വഴിമാറ്റിക്കളയുന്നു.
സമാന്തരമായി ഘടിപ്പിക്കുന്ന L-C ജോടികള്‍ക്ക്‌ സ്‌പന്ദത്തിന്റെ ആവൃത്തിയോട്‌ അനുനാദം (resonance) സൃഷ്‌ടിക്കുവാന്‍ ആവശ്യമായ മൂല്യമുണ്ടായിരിക്കുകയും ഈ ഘടകത്തെ വൈദ്യുതഭാരവുമായി ശ്രേണീബന്ധത്തിലേര്‍പ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്ന സ്‌പന്ദതരംഗങ്ങള്‍ അതിലൂടെ കടന്നുപോവുന്നതല്ല. അല്ലാത്തപക്ഷം തരംഗത്തിന്‌ അനന്തമായ (∞) കര്‍ണരോധം അനുഭവപ്പെടും. ഇത്തരം ഫില്‍റ്റര്‍ പരിപഥങ്ങളെ തരംഗക്കെണികള്‍ അഥവാ വേവ്‌ ട്രാപ്‌ (wave trap) എന്നു വിളിക്കുന്നു. പവര്‍ ലൈന്‍ കരിയര്‍ കമ്യൂണിക്കേഷന്‍ (PLCC) സംവിധാനങ്ങളിലാണിവ കൂടുതലായും ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നത്‌. ഫില്‍റ്ററുകളുടെ ഘടകങ്ങളില്‍ രോധം ഉള്‍പ്പെടുന്നുണ്ടെങ്കില്‍ അതു മിനുസപ്പെടുത്തലിനെ പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കും.
ഫില്‍റ്ററിനുമുമ്പും ശേഷവുമുള്ള അലയനുപാതം താരതമ്യം ചെയ്‌താണ്‌ ഫില്‍റ്ററിന്റെ മന്ദീകരണ ക്ഷമത നിര്‍ണയിക്കുന്നത്‌. എല്ലാ ഫില്‍റ്ററുകളിലും അല്‌പമായെങ്കിലും തരംഗങ്ങള്‍ക്ക്‌ അവമന്ദനം (attenuation) സംഭവിക്കുന്നതാണ്‌.
താണ ആവൃത്തികളില്‍ ഉയര്‍ന്ന പ്രേരകമൂല്യം ആവശ്യമായിവരുന്നതിനാല്‍ ഇത്തരം നിഷ്‌ക്രിയ ഫില്‍റ്ററുകള്‍ ഉപയോഗത്തില്‍നിന്നു പുറന്തള്ളപ്പെട്ടുവരികയാണ്‌. പകരം ട്രാന്‍സിസ്റ്ററുകള്‍, സമാകലിതപരിപഥങ്ങള്‍ (integrated circuits)എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചുള്ള സക്രിയ (active) ഫില്‍റ്ററുകള്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്തിവരുന്നു. ഫില്‍റ്ററിന്റെ വിവിധ ഘടകങ്ങളെ ഒരേ ആധാത്രിയില്‍ എളുപ്പത്തില്‍ രൂപപ്പെടുത്തിയെടുക്കാനുള്ള സൗകര്യം സമാകലിതപരിപഥങ്ങളില്‍ വളരെയധികമാണ്‌. ഉയര്‍ന്ന സംവേദന ക്ഷമമായ ഫില്‍റ്ററുകള്‍ നിര്‍മിക്കുവാന്‍ പിസോ-ഇലക്‌ട്രിക്‌ ക്രിസ്റ്റലുകളും ഇന്നുപയോഗിക്കാറുണ്ട്‌.
(വി.കെ. ദാമോദരന്‍; സ.പ.)
