Ενεργό φίλτρο έναντι παθητικού φίλτρου
Τα Φίλτρα είναι μια κατηγορία ηλεκτρονικών κυκλωμάτων που χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία σήματος, για να επιτρέπουν ή να μπλοκάρουν ένα επιθυμητό εύρος σήματος ή ένα σήμα. Τα φίλτρα μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε πολλά επίπεδα με βάση τις ιδιότητες, όπως ενεργό – παθητικό, αναλογικό – ψηφιακό, γραμμικό – μη γραμμικό, διακριτός χρόνος – συνεχής χρόνος, αμετάβλητος χρόνος – παραλλαγή χρόνου και άπειρη παλμική απόκριση – πεπερασμένη παλμική απόκριση.
Τα ενεργά και τα παθητικά φίλτρα διαφοροποιούνται από την παθητικότητα των εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα του φίλτρου. Εάν ένα εξάρτημα καταναλώνει ισχύ ή δεν μπορεί να κερδίσει ισχύ τότε είναι γνωστό ως παθητικό εξάρτημα. Τα στοιχεία που δεν είναι παθητικά είναι γνωστά ως ενεργά στοιχεία.
Περισσότερα για τα παθητικά φίλτρα
Οι αντιστάσεις, οι πυκνωτές και τα πηνία καταναλώνουν ισχύ όταν τους περνάει ρεύμα και δεν μπορούν να αποκτήσουν ισχύ. Επομένως, οποιοδήποτε φίλτρο RLC είναι ένα παθητικό φίλτρο, ειδικά με τους επαγωγείς που περιλαμβάνονται. Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό των παθητικών φίλτρων είναι ότι τα φίλτρα δεν χρειάζονται εξωτερική πηγή ενέργειας για τη λειτουργία τους. Η σύνθετη αντίσταση εισόδου είναι χαμηλή και η αντίσταση εξόδου είναι υψηλή, επιτρέποντας την αυτορρύθμιση των τάσεων που οδηγούν τα φορτία.
Συνήθως, στα παθητικά φίλτρα, η αντίσταση φορτίου δεν είναι απομονωμένη από το υπόλοιπο δίκτυο. Επομένως, η αλλαγή στο φορτίο μπορεί να επηρεάσει τα χαρακτηριστικά του κυκλώματος και τη διαδικασία φιλτραρίσματος. Ωστόσο, δεν υπάρχουν περιορισμοί εύρους ζώνης για τα παθητικά φίλτρα, επιτρέποντας ικανοποιητική λειτουργία σε πολύ υψηλές συχνότητες. Στα φίλτρα χαμηλότερης συχνότητας, ο επαγωγέας που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα τείνει να είναι μεγαλύτερος, καθιστώντας το κύκλωμα πιο ογκώδες. Εάν απαιτείται υψηλότερη ποιότητα και μικρότερο μέγεθος, το κόστος αυξάνεται σημαντικά. Τα παθητικά φίλτρα δημιουργούν επίσης λίγο θόρυβο, λόγω του θερμικού θορύβου στα στοιχεία. Ωστόσο, με κατάλληλο σχεδιασμό αυτό το εύρος θορύβου μπορεί να ελαχιστοποιηθεί.
Δεδομένου ότι δεν υπάρχει κέρδος σήματος, η ενίσχυση του σήματος πρέπει να πραγματοποιηθεί σε μεταγενέστερο στάδιο. Μερικές φορές μπορεί να χρειαστούν ενισχυτές buffer για να αντισταθμίσουν τις διαφορές στο κύκλωμα εξόδου..
Περισσότερα σχετικά με τα ενεργά φίλτρα
Φίλτρα με εξαρτήματα όπως λειτουργικούς ενισχυτές, τρανζίστορ ή άλλα ενεργά στοιχεία είναι γνωστά ως ενεργά φίλτρα. Χρησιμοποιούν πυκνωτές και αντιστάσεις, αλλά δεν χρησιμοποιούνται επαγωγείς. Τα ενεργά φίλτρα απαιτούν μια εξωτερική πηγή ρεύματος για να λειτουργήσουν λόγω των ενεργών στοιχείων του σχεδιασμού που καταναλώνουν ενέργεια.
Δεδομένου ότι δεν χρησιμοποιούνται επαγωγείς, το κύκλωμα είναι πιο συμπαγές και λιγότερο βαρύ. Η σύνθετη αντίσταση εισόδου του είναι υψηλή και η σύνθετη αντίσταση εξόδου είναι χαμηλή, επιτρέποντας την οδήγηση φορτίων χαμηλής σύνθετης αντίστασης στην έξοδο. Γενικά, το φορτίο απομονώνεται από το εσωτερικό κύκλωμα. Ως εκ τούτου, η μεταβολή του φορτίου δεν επηρεάζει τα χαρακτηριστικά του φίλτρου.
Το σήμα εξόδου έχει κέρδος ισχύος και οι παράμετροι όπως η ζώνη διέλευσης κέρδους και η συχνότητα αποκοπής μπορούν να ρυθμιστούν. Πολλά μειονεκτήματα είναι εγγενή στα ενεργά φίλτρα. Οι αλλαγές στο τροφοδοτικό ενδέχεται να προκαλέσουν αλλαγές στο μέγεθος του σήματος εξόδου και τα εύρη υψηλών συχνοτήτων περιορίζονται από τις ιδιότητες του ενεργού στοιχείου. Επίσης, οι βρόχοι ανάδρασης που χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση των ενεργών στοιχείων μπορεί να συμβάλλουν στην ταλάντωση και τον θόρυβο.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενεργών και παθητικών φίλτρων;
• Τα παθητικά φίλτρα καταναλώνουν την ενέργεια του σήματος, αλλά δεν υπάρχει διαθέσιμη αύξηση ισχύος. ενώ τα ενεργά φίλτρα έχουν αύξηση ισχύος.
• Τα ενεργά φίλτρα απαιτούν εξωτερική παροχή ρεύματος, ενώ τα παθητικά φίλτρα λειτουργούν μόνο στην είσοδο σήματος.
• Μόνο τα παθητικά φίλτρα χρησιμοποιούν επαγωγείς.
• Μόνο τα ενεργά φίλτρα χρησιμοποιούν στοιχεία kike op-amp και τρανζίστορ, τα οποία είναι ενεργά στοιχεία.
• Θεωρητικά, τα παθητικά φίλτρα δεν έχουν περιορισμούς συχνότητας, ενώ τα ενεργά φίλτρα έχουν περιορισμούς λόγω ενεργών στοιχείων.
• Τα παθητικά φίλτρα έχουν καλύτερη σταθερότητα και αντέχουν μεγάλα ρεύματα.
• Τα παθητικά φίλτρα είναι σχετικά φθηνότερα από τα ενεργά.
