Aktivt filter vs. passivt filter
Filtre er en klasse af elektroniske kredsløb, der bruges i 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, tidsinvariant – tidsvariant og uendelig impulsrespons – finit impulsrespons.
Aktive og passive filtre adskilles ved passiviteten af de komponenter, der bruges i filterkredsløbet. Hvis en komponent forbruger strøm eller ikke er i stand til at opnå strømforstærkning, er den kendt som en passiv komponent. Komponenter, der ikke er passive, kaldes aktive komponenter.
Mere om passive filtre
Modstande, kondensatorer og induktorer forbruger alle strøm, når en strøm passerer gennem dem, og de er ude af stand til at opnå strømforøgelse; derfor er ethvert RLC-filter et passivt filter, især med induktorerne inkluderet. Et andet væsentligt kendetegn ved de passive filtre er, at filtrene ikke behøver en ekstern strømkilde til drift. Indgangsimpedansen er lav, og udgangsimpedansen er høj, hvilket tillader selvregulering af de spændinger, der driver belastningerne.
Norm alt, i passive filtre, er belastningsmodstanden ikke isoleret fra resten af netværket; derfor kan ændring i belastningen påvirke kredsløbets og filtreringsprocessens karakteristika. Der er dog ingen båndbreddebegrænsninger for de passive filtre, hvilket tillader tilfredsstillende drift ved meget høje frekvenser. I lavere frekvensfiltre har induktoren, der bruges 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 en lille mængde støj på grund af den termiske støj i elementerne. Ikke desto mindre kan denne støjamplitude minimeres med et 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 for forskellene i udgangskredsløbet..
Mere om aktive filtre
Filtre med komponenter såsom operationsforstærkere, transistorer eller andre aktive elementer er kendt som 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 lavimpedansbelastninger ved udgangen. Generelt er belastningen isoleret fra det interne kredsløb; derfor påvirker variation af belastningen ikke filterets egenskaber.
Udgangssignalet har en effektforstærkning, og parametre som forstærkningspasbånd og cutoff-frekvens kan justeres. Der er flere ulemper forbundet med de aktive filtre. Ændringerne i strømforsyningen kan forårsage ændringer i udgangssignalets størrelse, og de høje frekvensområder er begrænset af de aktive elementegenskaber. Desuden kan feedbacksløjfer, der bruges til at regulere de aktive komponenter, bidrage til oscillation og støj.
Hvad er forskellen mellem aktive og passive filtre?
• Passive filtre forbruger energien fra signalet, men der er ingen strømforstærkning tilgængelig; mens aktive filtre har en effektforstærkning.
• Aktive filtre kræver en ekstern strømforsyning, mens passive filtre kun fungerer på signalindgangen.
• Kun passive filtre bruger induktorer.
• Kun aktive filtre bruger elementer, der er op-ampere 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 en bedre stabilitet og kan modstå store strømme.
• Passive filtre er relativt billigere end aktive filtre.
