Filtr aktywny a filtr pasywny
Filtry to klasa obwodów elektronicznych używanych w przetwarzaniu sygnałów, aby umożliwić lub zablokować żądany zakres sygnału lub sygnał. Filtry można kategoryzować na wielu poziomach w oparciu o właściwości, takie jak aktywne – pasywne, analogowe – cyfrowe, liniowe – nieliniowe, dyskretne – czas ciągły, niezmienne w czasie – wariant czasowy oraz nieskończona odpowiedź impulsowa – skończona odpowiedź impulsowa.
Filtry aktywne i pasywne różnią się pasywnością elementów użytych w obwodzie filtra. Jeśli element zużywa energię lub nie jest w stanie uzyskać mocy, jest znany jako element pasywny. Komponenty, które nie są pasywne, nazywane są komponentami aktywnymi.
Więcej informacji o filtrach pasywnych
Rezystory, kondensatory i cewki, wszystkie zużywają energię, gdy przepływa przez nie prąd, i nie są w stanie uzyskać mocy; dlatego każdy filtr RLC jest filtrem pasywnym, szczególnie z dołączonymi cewkami indukcyjnymi. Inną ważną cechą filtrów pasywnych jest to, że filtry nie potrzebują do działania zewnętrznego źródła zasilania. Impedancja wejściowa jest niska, a impedancja wyjściowa wysoka, co pozwala na samoregulację napięć zasilających obciążenia.
Zazwyczaj w filtrach pasywnych rezystor obciążenia nie jest odizolowany od reszty sieci; dlatego zmiana obciążenia może wpłynąć na charakterystykę obwodu i procesu filtrowania. Nie ma jednak ograniczeń przepustowości dla filtrów pasywnych, co pozwala na zadowalającą pracę przy bardzo wysokich częstotliwościach. W filtrach o niższej częstotliwości cewka indukcyjna zastosowana w obwodzie ma tendencję do bycia większą, przez co obwód jest bardziej masywny. Jeśli wymagana jest wyższa jakość i mniejszy rozmiar, koszt znacznie wzrasta. Filtry pasywne wytwarzają również niewielką ilość szumu z powodu szumu termicznego w elementach. Niemniej jednak przy odpowiedniej konstrukcji można zminimalizować tę amplitudę szumów.
Ponieważ nie ma wzmocnienia sygnału, wzmocnienie sygnału musi zostać wykonane na późniejszym etapie. Czasami mogą być potrzebne wzmacniacze buforowe, aby skompensować różnice w obwodzie wyjściowym..
Więcej o aktywnych filtrach
Filtry z komponentami takimi jak wzmacniacze operacyjne, tranzystory lub inne aktywne elementy są znane jako filtry aktywne. Wykorzystują kondensatory i rezystory, ale cewki indukcyjne nie są używane. Filtry aktywne wymagają do działania zewnętrznego źródła zasilania ze względu na zużywające energię elementy aktywne w projekcie.
Ponieważ nie są używane cewki indukcyjne, obwód jest bardziej zwarty i lżejszy. Jego impedancja wejściowa jest wysoka, a impedancja wyjściowa niska, co pozwala na sterowanie obciążeniami o niskiej impedancji na wyjściu. Generalnie obciążenie jest odizolowane od obwodu wewnętrznego; stąd zmiana obciążenia nie wpływa na charakterystykę filtra.
Sygnał wyjściowy ma wzmocnienie mocy, a parametry, takie jak pasmo wzmocnienia i częstotliwość odcięcia, można regulować. Kilka wad jest nieodłącznie związanych z aktywnymi filtrami. Zmiany w zasilaniu mogą powodować zmiany wielkości sygnału wyjściowego, a zakresy wysokich częstotliwości są ograniczone właściwościami elementu aktywnego. Również pętle sprzężenia zwrotnego używane do regulacji aktywnych komponentów mogą przyczyniać się do oscylacji i szumu.
Jaka jest różnica między filtrami aktywnymi a pasywnymi?
• Filtry pasywne zużywają energię sygnału, ale nie jest dostępne wzmocnienie mocy; podczas gdy filtry aktywne mają wzmocnienie mocy.
• Filtry aktywne wymagają zewnętrznego zasilania, podczas gdy filtry pasywne działają tylko na wejściu sygnału.
• Tylko filtry pasywne wykorzystują cewki indukcyjne.
• Tylko filtry aktywne wykorzystują elementy wzmacniaczy operacyjnych i tranzystorów, które są elementami aktywnymi.
• Teoretycznie filtry pasywne nie mają ograniczeń częstotliwości, podczas gdy filtry aktywne mają ograniczenia ze względu na elementy aktywne.
• Filtry pasywne mają lepszą stabilność i mogą wytrzymać duże prądy.
• Filtry pasywne są stosunkowo tańsze niż filtry aktywne.
