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 klasificēt daudzos līmeņos, pamatojoties uz īpašībām, piemēram, aktīvais – pasīvs, analogais – digitālais, lineārs – nelineārs, diskrētais laiks – nepārtraukts laiks, laika invariants – laika variants un bezgalīga impulsa reakcija – ierobežota impulsa reakcija.
Aktīvos un pasīvos filtrus atšķir filtra ķēdē izmantoto komponentu pasivitāte. Ja komponents patērē strāvu vai nespēj palielināt jaudu, to sauc par pasīvo komponentu. Komponenti, kas nav pasīvi, tiek dēvēti par aktīviem komponentiem.
Vairāk par pasīvajiem filtriem
Rezistori, kondensatori un induktori patērē strāvu, kad caur tiem iet strāva, un tie nespēj palielināt jaudu; tāpēc jebkurš RLC filtrs ir pasīvs filtrs, it īpaši ar iekļautajiem induktoriem. Vēl viena svarīga pasīvo filtru īpašība ir tā, ka filtriem nav nepieciešams ārējs barošanas avots. Ieejas pretestība ir zema un izejas pretestība ir augsta, ļaujot pašregulēt spriegumus, kas vada slodzes.
Parasti pasīvajos filtros slodzes rezistors nav izolēts no pārējā tīkla; tādēļ slodzes izmaiņas var ietekmēt ķēdes un filtrēšanas procesa raksturlielumus. Tomēr pasīvajiem filtriem nav joslas platuma ierobežojumu, kas nodrošina apmierinošu darbību ļoti augstās frekvencēs. Zemākas frekvences filtros ķēdē izmantotais induktors mēdz būt lielāks, padarot ķēdi apjomīgāku. Ja nepieciešama augstāka kvalitāte un mazāks izmērs, izmaksas ievērojami palielinās. Pasīvie filtri rada arī nelielu troksni elementu termiskā trokšņa dēļ. Tomēr ar pareizu dizainu šo trokšņa amplitūdu var samazināt.
Tā kā signāla pastiprinājuma nav, signāla pastiprināšana jāveic vēlāk. Dažreiz var būt nepieciešami bufera pastiprinātāji, lai kompensētu atšķirības izejas ķēdē..
Vairāk par aktīvajiem filtriem
Filtrus ar tādiem komponentiem kā darbības pastiprinātāji, tranzistori vai citi aktīvie elementi sauc par aktīviem filtriem. Tie izmanto kondensatorus un rezistorus, bet induktorus neizmanto. Aktīvo filtru darbībai ir nepieciešams ārējs strāvas avots, jo dizainā ir aktīvie elementi, kas patērē enerģiju.
Tā kā netiek izmantoti induktori, ķēde ir kompaktāka un mazāk smaga. Tā ieejas pretestība ir augsta un izejas pretestība ir zema, ļaujot izvadā vadīt zemas pretestības slodzes. Parasti slodze ir izolēta no iekšējās ķēdes; līdz ar to slodzes izmaiņas neietekmē filtra īpašības.
Izejas signālam ir jaudas pastiprinājums, un var regulēt tādus parametrus kā pastiprinājuma caurlaides josla un izslēgšanas frekvence. Aktīvajiem filtriem ir raksturīgi vairāki trūkumi. Strāvas padeves izmaiņas var izraisīt izejas signāla lieluma izmaiņas, un augstfrekvences 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, taču nav pieejams jaudas pieaugums; kamēr aktīvajiem filtriem ir jaudas pieaugums.
• Aktīviem filtriem ir nepieciešams ārējs barošanas avots, savukārt pasīvie filtri darbojas tikai signāla ieejā.
• Induktorus izmanto tikai pasīvajos filtros.
• Tikai aktīvajos filtros tiek izmantoti elementi kike op-amps un tranzistori, kas ir aktīvi elementi.
• Teorētiski pasīvajiem filtriem nav frekvenču 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 aktīvie filtri.
