Активный фильтр против пассивного фильтра
Фильтры - это класс электронных схем, используемых при обработке сигналов, чтобы разрешить или заблокировать диапазон полезного сигнала или сигнала. Фильтры можно классифицировать на многих уровнях на основе свойств, таких как активный - пассивный, аналоговый - цифровой, линейный - нелинейный, дискретное время - непрерывное время, неизменный во времени - временной вариант и бесконечный импульсный отклик - конечный импульсный отклик.
Активные и пассивные фильтры различаются по пассивности компонентов, используемых в схеме фильтра. Если компонент потребляет мощность или не может увеличить мощность, он называется пассивным компонентом. Компоненты, которые не являются пассивными, называются активными компонентами.
Подробнее о пассивных фильтрах
Резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности все потребляют энергию, когда через них проходит ток, и неспособны к увеличению мощности; поэтому любой фильтр RLC является пассивным фильтром, особенно с включенными катушками индуктивности. Другой важной характеристикой пассивных фильтров является то, что фильтры не нуждаются во внешнем источнике питания для работы. Входное сопротивление низкое, а выходное сопротивление высокое, что позволяет самостоятельно регулировать напряжения, управляющие нагрузками.
Обычно в пассивных фильтрах нагрузочный резистор не изолирован от остальной сети; поэтому изменение нагрузки может повлиять на характеристики схемы и процесс фильтрации. Однако для пассивных фильтров нет ограничений по полосе пропускания, что позволяет удовлетворительно работать на очень высоких частотах. В фильтрах более низкой частоты индуктор, используемый в цепи, имеет тенденцию быть больше, что делает схему более громоздкой. Если требуется более высокое качество и меньший размер, стоимость значительно увеличивается. Пассивные фильтры также создают небольшой шум из-за теплового шума в элементах. Тем не менее, при правильном проектировании амплитуда шума может быть минимизирована.
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 не используются индукторы. Активным фильтрам для работы требуется внешний источник питания, поскольку активные элементы конструкции потребляют много энергии.
Поскольку индукторы не используются, схема более компактная и менее тяжелая. Его входное сопротивление высокое, а выходное сопротивление низкое, что позволяет управлять нагрузками с низким сопротивлением на выходе. Обычно нагрузка изолирована от внутренней цепи; следовательно, изменение нагрузки не влияет на характеристики фильтра.
Выходной сигнал имеет коэффициент усиления 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 способствовать возникновению колебаний и шума.
В чем разница между активным и пассивным фильтрами?
• Пассивные фильтры потребляют энергию сигнала, но усиления мощности нет; в то время как активные фильтры имеют усиление по мощности.
• Активным фильтрам требуется внешний источник питания, в то время как пассивные фильтры работают только на входе сигнала.
• Только в пассивных фильтрах используются индукторы.
• Только активные фильтры используют 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.
