Återkopplingsfiltar

Återkopplingsfiltar är filterkomponenter som placeras i en återkopplingsslinga inom signalbehandling och reglering. Deras syfte är att forma den återkopplade signalens frekvensinnehåll så att systemet uppnår önskad förstärkning, stabilitet och tidsrespons. Filtren kan vara analoga eller digitala och används i både negativa och positiva återkopplingssystem, där de ofta är mest kritiska i negativa slingor.

Funktionen är att filtret i återkopplingsslinjen påverkar loopens frekvenssvar genom att ändra fasförskjutning och amplitud i återkopplingssignalen. Det påverkar bandbredd, tidsdomänrespons och brusflöde. En olämplig återkopplingsfilt kan minska fasmarginalen och leda till oscillationer eller instabilitet, varför analys med metoder som Nyquist- eller Bode-diagram ofta används.

Typer av återkopplingsfiltar inkluderar lågpass, högpass, notch och bandpass i återkopplingsvägen. I analoga kretsar används ofta RC-, RLC-nätverk eller aktiva filter med op-amp, medan digitala system ofta använder IIR- eller FIR-filter i återkopplingsslaget. Filtren bidrar till att begränsa höga frekvenser, styra tidsrespons och minska brus i återkopplingen.

Tillämpningar finns inom ljudförstärkare för att kontrollera återkopplingsrespons, inom reglerkretsar och strömförsörjningar för att förbättra reglerbarhet och stabilitet, samt i mät- och instrumentsystem där filtrering av återkopplingssignalerna minskar fel i mätningar.

Designen innebär avvägningar mellan stabilitet, brus, latens och komplexitet. Val av filtertyp och ordning beror på önskat beteende hos loopen, och analysverktyg som frekvenssvar, Bode-diagram och Nyquist-kriterium används för att säkerställa tillräcklig fasmarginal och att systemet förblir stabilt.