Aktīvais filtrs pret pasīvo filtru
Filtri ir elektronisko shēmu klase, ko izmanto signālu apstrādē, lai atļautu vai bloķētu vēlamo signāla diapazonu vai signālu. Filtrus var kategorizēt daudzos līmeņos, pamatojoties uz īpašībām, piemēram, aktīvais - pasīvais, analogais - digitālais, lineārais - nelineārais, diskrētais laiks - nepārtrauktais laiks, laika nemainīgais - laika variants un bezgalīgā impulsa reakcija - ierobežotā impulsa reakcija.
Aktīvos un pasīvos filtrus diferencē filtru ķēdē izmantoto komponentu pasivitāte. Ja kāda sastāvdaļa patērē enerģiju vai nespēj iegūt enerģiju, to sauc par pasīvo komponentu. Komponenti, kas nav pasīvi, ir pazīstami kā aktīvie komponenti.
Vairāk par pasīvajiem filtriem
Rezistori, kondensatori un induktori visi patērē enerģiju, kad strāva iet caur tiem, un nespēj iegūt enerģiju; tāpēc jebkurš RLC filtrs ir pasīvs filtrs, it īpaši ar iekļautajiem induktoriem. Vēl viena galvenā pasīvo filtru īpašība ir tā, ka filtru darbībai nav nepieciešams ārējs enerģijas avots. Ieejas pretestība ir zema, un izejas pretestība ir augsta, kas ļauj pašregulēt spriegumus, kas virza slodzes.
Parasti pasīvajos filtros slodzes rezistors nav izolēts no pārējā tīkla; tāpēc slodzes izmaiņas var ietekmēt ķēdes un filtrēšanas procesa īpašības. Tomēr pasīvajiem filtriem nav ierobežojumu joslas platumā, kas ļauj apmierinoši darboties ļoti augstās frekvencēs. Zemākas frekvences filtros ķēdē izmantotais induktors mēdz būt lielāks, padarot ķēdi apjomīgāku. Ja nepieciešama augstāka kvalitāte un mazāks izmērs, izmaksas tiek ievērojami palielinātas. Pasīvie filtri rada arī nelielu trokšņa daudzumu, pateicoties elementu termiskajam troksnim. Tomēr, pareizi projektējot, šo trokšņa amplitūdu var samazināt līdz minimumam.
Tā kā signāla pastiprinājuma nav, signāla pastiprināšana jāveic vēlāk. Dažreiz bufera pastiprinātāji var būt nepieciešami, lai kompensētu izejas ķēdes atšķirības..
Vairāk par aktīvajiem filtriem
Filtri ar tādiem komponentiem kā darbības pastiprinātāji, tranzistori vai citi aktīvi elementi ir pazīstami kā aktīvi filtri. Viņi izmanto kondensatorus un rezistorus, bet induktorus neizmanto. Aktīvo filtru darbībai ir nepieciešams ārējs enerģijas avots, jo projektā ir enerģiju patērējošie aktīvie elementi.
Tā kā induktori netiek izmantoti, ķēde ir kompaktāka un mazāk smaga. Tā ieejas pretestība ir augsta, un izejas pretestība ir zema, ļaujot izvadē vadīt zemas pretestības slodzes. Parasti slodze tiek izolēta no iekšējās ķēdes; līdz ar to slodzes izmaiņas neietekmē filtra īpašības.
Izejas signālam ir jaudas pieaugums, un var pielāgot tādus parametrus kā pastiprinājuma pārejas josla un izslēgšanas frekvence. Aktīvajiem filtriem ir raksturīgi vairāki trūkumi. Strāvas padeves izmaiņas var izraisīt izejas signāla lieluma izmaiņas, un augsto frekvenču diapazonus ierobežo aktīvā elementa īpašības. Arī atgriezeniskās saites cilpas, ko izmanto aktīvo komponentu regulēšanai, var veicināt svārstības un troksni.
Kāda ir atšķirība starp aktīvajiem un pasīvajiem filtriem?
• Pasīvie filtri patērē signāla enerģiju, bet nav pieejams jaudas pieaugums; kamēr aktīvajiem filtriem ir jaudas pieaugums.
• Aktīvajiem filtriem ir nepieciešams ārējs barošanas avots, savukārt pasīvie filtri darbojas tikai uz signāla ievadi.
• Induktorus izmanto tikai pasīvajos filtros.
• Tikai aktīvajos filtros tiek izmantoti elementi kike op-ampēri un tranzistori, kas ir aktīvi elementi.
• Teorētiski pasīvajiem filtriem nav frekvences ierobežojumu, savukārt aktīvajiem filtriem ir ierobežojumi aktīvo elementu dēļ.
• Pasīvajiem filtriem ir labāka stabilitāte un tie var izturēt lielas strāvas.
• Pasīvie filtri ir salīdzinoši lētāki nekā aktīvi filtri.
