Активный фильтр против пассивного фильтра
Фильтры - это класс электронных схем, используемых при обработке сигналов, чтобы разрешать или блокировать желаемый диапазон сигнала или сигнал. Фильтры могут быть классифицированы на многих уровнях в зависимости от свойств, таких как активный-пассивный, аналоговый-цифровой, линейный-нелинейный, дискретное время-непрерывное время, инвариантный во времени-изменяющийся во времени и бесконечная импульсная характеристика-конечная импульсная характеристика.
Активные и пассивные фильтры отличаются пассивностью компонентов, используемых в схеме фильтра. Если компонент потребляет энергию или не может увеличить мощность, то он называется пассивным компонентом. Компоненты, которые не являются пассивными, известны как активные компоненты.
Подробнее о пассивных фильтрах
Резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности потребляют энергию, когда через них проходит ток, и не способны увеличивать мощность; следовательно, любой фильтр RLC является пассивным фильтром, особенно с включенными катушками индуктивности. Еще одной важной характеристикой пассивных фильтров является то, что для работы фильтров не требуется внешний источник питания. Входной импеданс низкий, а выходной импеданс высокий, что позволяет саморегулировать напряжения, управляющие нагрузками.
Обычно в пассивных фильтрах нагрузочный резистор не изолирован от остальной сети; поэтому изменение нагрузки может повлиять на характеристики схемы и процесса фильтрации. Однако для пассивных фильтров нет ограничений по полосе пропускания, что позволяет удовлетворительно работать на очень высоких частотах. В низкочастотных фильтрах катушка индуктивности, используемая в схеме, имеет тенденцию быть больше, что делает схему более громоздкой. Если требуется более высокое качество и меньший размер, стоимость увеличивается в разы. Пассивные фильтры также создают небольшой шум из-за теплового шума в элементах. Тем не менее, при правильном проектировании амплитуда этого шума может быть сведена к минимуму.
Поскольку усиление сигнала отсутствует, усиление сигнала необходимо выполнить на более позднем этапе. Иногда могут потребоваться буферные усилители для компенсации различий в выходной цепи..
Подробнее об активных фильтрах
Фильтры с такими компонентами, как операционные усилители, транзисторы или другие активные элементы, известны как активные фильтры. В них используются конденсаторы и резисторы, но катушки индуктивности не используются. Для работы активных фильтров требуется внешний источник питания из-за того, что активные элементы конструкции потребляют энергию.
Поскольку катушки индуктивности не используются, схема получается более компактной и менее тяжелой. Его входное сопротивление высокое, а выходное сопротивление низкое, что позволяет управлять нагрузками с низким импедансом на выходе. Как правило, нагрузка изолирована от внутренней цепи; следовательно, изменение нагрузки не влияет на характеристики фильтра.
Выходной сигнал имеет усиление по мощности, и можно регулировать такие параметры, как полоса пропускания усиления и частота среза. Активным фильтрам присущ ряд недостатков. Изменения в источнике питания могут вызвать изменения в величине выходного сигнала, а диапазоны высоких частот ограничены свойствами активного элемента. Кроме того, петли обратной связи, используемые для регулирования активных компонентов, могут вносить вклад в колебания и шум.
В чем разница между активными и пассивными фильтрами?
• Пассивные фильтры потребляют энергию сигнала, но усиления по мощности нет; в то время как активные фильтры имеют усиление по мощности.
• Для активных фильтров требуется внешний источник питания, в то время как пассивные фильтры работают только от входного сигнала.
• Катушки индуктивности используются только в пассивных фильтрах.
• Только в активных фильтрах используются элементы типа операционных усилителей и транзисторов, которые являются активными элементами.
• Теоретически пассивные фильтры не имеют ограничений по частоте, в то время как активные фильтры имеют ограничения из-за активных элементов.
• Пассивные фильтры обладают большей стабильностью и могут выдерживать большие токи.
• Пассивные фильтры относительно дешевле активных фильтров.
