Aktivt filter versus passivt filter
Filtre er en klasse af elektroniske kredsløb, der anvendes til signalbehandling for at tillade eller blokere et ønsket signalområde eller et signal. Filtre kan kategoriseres på mange niveauer baseret på egenskaberne, såsom aktiv - passiv, analog - digital, lineær - ikke-lineær, diskret tid - kontinuerlig tid, tidsvariant - tidsvariant og uendelig impulsrespons - endelig impulsrespons.
Aktive og passive filtre adskiller sig ved passiviteten af de komponenter, der anvendes i filterkredsløbet. Hvis en komponent bruger strøm eller er ude af stand til at få forstærkning, er den kendt som en passiv komponent. Komponenter, der ikke er passive, er kendt som aktive komponenter.
Mere om passive filtre
Modstande, kondensatorer og induktorer forbruger alle strøm, når en strøm passerer igennem dem, og er ude af stand til at få forstærkning; derfor er ethvert RLC-filter et passivt filter, især med induktorerne inkluderet. Et andet vigtigt kendetegn ved de passive filtre er, at filtrene ikke har brug for en ekstern strømkilde til drift. Indgangsimpedansen er lav, og udgangsimpedansen er høj, hvilket tillader selvregulering af de spændinger, der driver belastningerne.
Normalt er belastningsmodstanden i passive filtre ikke isoleret fra resten af netværket; derfor kan ændring i belastningen påvirke kredsløbets egenskaber og filtreringsprocessen. Der er dog ingen båndbreddebegrænsninger for de passive filtre, hvilket muliggør tilfredsstillende drift ved meget høje frekvenser. I filtre med lavere frekvens har induktoren, der anvendes i kredsløbet, en tendens til at være større, hvilket gør kredsløbet større. Hvis der kræves højere kvalitet og mindre størrelse, øges omkostningerne betydeligt. Passive filtre skaber også lidt støj på grund af den termiske støj i elementerne. Ikke desto mindre kan denne støjamplitude minimeres med korrekt design.
Da der ikke er nogen signalforstærkning, skal signalforstærkningen udføres på et senere tidspunkt. Nogle gange kan det være nødvendigt med bufferforstærkere for at kompensere forskellene i outputkredsløbet..
Mere om aktive filtre
Filtre med komponenter såsom driftsforstærkere, transistorer eller andre aktive elementer kaldes aktive filtre. De bruger kondensatorer og modstande, men induktorer bruges ikke. Aktive filtre kræver en ekstern strømkilde for at fungere på grund af de strømforbrugende aktive elementer i designet.
Da der ikke bruges induktorer, er kredsløbet mere kompakt og mindre tungt. Dens indgangsimpedans er høj, og udgangsimpedansen er lav, hvilket gør det muligt at drive lave impedansbelastninger ved udgangen. Generelt er belastningen isoleret fra det interne kredsløb; derfor påvirker variationen af belastningen ikke filterets egenskaber.
Udgangssignalet har en effektforstærkning, og parametrene som gain pass-bånd og cutoff-frekvens kan justeres. Flere ulemper er iboende for de aktive filtre. Ændringerne i strømforsyningen kan forårsage ændringer i udgangssignalets størrelse, og de høje frekvensområder er begrænset af de aktive elementegenskaber. Også feedback-sløjfer, der bruges til regulering af de aktive komponenter, kan bidrage til svingning og støj.
Hvad er forskellen mellem aktive og passive filtre?
• Passive filtre bruger signalets energi, men der er ingen effektforøgelse tilgængelig; mens aktive filtre har en forstærkning.
• Aktive filtre kræver en ekstern strømforsyning, mens passive filtre kun fungerer på signalindgangen.
• Kun passive filtre bruger induktorer.
• Kun aktive filtre bruger elementer kike op-forstærkere og transistorer, som er aktive elementer.
• Teoretisk set har passive filtre ingen frekvensbegrænsninger, mens aktive filtre har begrænsninger på grund af aktive elementer.
• Passive filtre har bedre stabilitet og tåler store strømme.
• Passive filtre er relativt billigere end aktive filtre.
