Aktívny filter verzus pasívny filter
Filtre sú triedou elektronických obvodov používaných pri spracovaní signálu, ktoré umožňujú alebo blokujú požadovaný rozsah signálu alebo signálu. Filtre možno kategorizovať na mnohých úrovniach na základe vlastností, ako sú aktívne – pasívne, analógovo – digitálne, lineárne – nelineárne, diskrétne – spojité, časovo invariantné – časový variant a nekonečná impulzová odozva – konečná impulzová odozva.
Aktívne a pasívne filtre sa líšia pasivitou komponentov použitých vo filtračnom obvode. Ak komponent spotrebúva energiu alebo nie je schopný získať energiu, potom je známy ako pasívny komponent. Komponenty, ktoré nie sú pasívne, sú známe ako aktívne komponenty.
Viac o pasívnych filtroch
Rezistory, kondenzátory a tlmivky všetky spotrebúvajú energiu, keď nimi prechádza prúd, a nie sú schopné získať energiu; preto je každý RLC filter pasívnym filtrom, najmä so zahrnutými induktormi. Ďalšou hlavnou charakteristikou pasívnych filtrov je, že filtre nepotrebujú na prevádzku externý zdroj energie. Vstupná impedancia je nízka a výstupná impedancia vysoká, čo umožňuje samoreguláciu napätí poháňajúcich záťaže.
V pasívnych filtroch nie je záťažový odpor zvyčajne izolovaný od zvyšku siete; preto zmena záťaže môže ovplyvniť charakteristiky obvodu a filtračného procesu. Neexistujú však žiadne obmedzenia šírky pásma pre pasívne filtre, čo umožňuje uspokojivú prevádzku pri veľmi vysokých frekvenciách. Vo filtroch s nižšou frekvenciou má induktor použitý v obvode tendenciu byť väčší, čím sa obvod stáva objemnejším. Ak sa vyžaduje vyššia kvalita a menšia veľkosť, náklady sa výrazne zvýšia. Pasívne filtre tiež vytvárajú malé množstvo šumu v dôsledku tepelného šumu v prvkoch. Správnou konštrukciou však možno túto amplitúdu hluku minimalizovať.
Keďže nedochádza k zosilneniu signálu, zosilnenie signálu sa musí vykonať neskôr. Niekedy môžu byť potrebné vyrovnávacie zosilňovače na kompenzáciu rozdielov vo výstupnom obvode..
Viac o aktívnych filtroch
Filtre s komponentmi, ako sú operačné zosilňovače, tranzistory alebo iné aktívne prvky, sú známe ako aktívne filtre. Používajú kondenzátory a odpory, ale nepoužívajú sa induktory. Aktívne filtre vyžadujú na svoju činnosť externý zdroj energie, pretože aktívne prvky v dizajne spotrebúvajú energiu.
Keďže sa nepoužívajú žiadne tlmivky, obvod je kompaktnejší a menej ťažký. Jeho vstupná impedancia je vysoká a výstupná impedancia je nízka, čo umožňuje riadiť nízkoimpedančné zaťaženie na výstupe. Vo všeobecnosti je záťaž izolovaná od vnútorného okruhu; preto zmeny zaťaženia neovplyvňujú charakteristiky filtra.
Výstupný signál má zosilnenie výkonu a je možné upraviť parametre ako pásmo zosilnenia a medznú frekvenciu. Aktívne filtre majú niekoľko nevýhod. Zmeny v napájaní môžu spôsobiť zmeny vo veľkosti výstupného signálu a rozsahy vysokých frekvencií sú obmedzené vlastnosťami aktívneho prvku. Tiež spätnoväzbové slučky používané na reguláciu aktívnych komponentov môžu prispievať k osciláciám a šumu.
Aký je rozdiel medzi aktívnymi a pasívnymi filtrami?
• Pasívne filtre spotrebúvajú energiu signálu, ale nie je k dispozícii žiadny výkon; zatiaľ čo aktívne filtre majú príkon.
• Aktívne filtre vyžadujú externý zdroj napájania, zatiaľ čo pasívne filtre fungujú iba na vstupe signálu.
• Iba pasívne filtre používajú tlmivky.
• Iba aktívne filtre používajú prvky ako operačné zosilňovače a tranzistory, ktoré sú aktívnymi prvkami.
• Teoreticky pasívne filtre nemajú žiadne frekvenčné obmedzenia, zatiaľ čo aktívne filtre majú obmedzenia kvôli aktívnym prvkom.
• Pasívne filtre majú lepšiu stabilitu a dokážu odolať veľkým prúdom.
• Pasívne filtre sú relatívne lacnejšie ako aktívne filtre.
