Aktiivinen suodatin vs passiivinen suodatin
Suodattimet ovat luokka elektronisia piirejä, joita käytetään signaalinkäsittelyssä sallimaan tai estämään haluttu signaalialue tai signaali. Suodattimet voidaan luokitella useille tasoille ominaisuuksien perusteella, kuten aktiivinen – passiivinen, analoginen – digitaalinen, lineaarinen – epälineaarinen, diskreetti aika – jatkuva aika, aikainvariantti – aikamuunnelma ja ääretön impulssivaste – äärellinen impulssivaste.
Aktiiviset ja passiiviset suodattimet eroavat toisistaan suodatinpiirissä käytettyjen komponenttien passiivisuuden perusteella. Jos komponentti kuluttaa tehoa tai ei pysty lisäämään tehoa, se tunnetaan passiivisena komponenttina. Komponentit, jotka eivät ole passiivisia, tunnetaan aktiivisina komponentteina.
Lisätietoja passiivisista suodattimista
Vastaukset, kondensaattorit ja induktorit kuluttavat tehoa, kun virta kulkee niiden läpi, eivätkä ne pysty lisäämään tehoa; siksi mikä tahansa RLC-suodatin on passiivinen suodatin, varsinkin induktorit mukana. Toinen passiivisten suodattimien tärkeä ominaisuus on, että suodattimet eivät tarvitse ulkoista virtalähdettä toimiakseen. Tuloimpedanssi on pieni ja lähtöimpedanssi korkea, mikä mahdollistaa kuormia ohjaavien jännitteiden itsesäätelyn.
Tavallisesti passiivisissa suodattimissa kuormitusvastusta ei ole eristetty muusta verkosta; siksi kuormituksen muutos voi vaikuttaa piirin ja suodatusprosessin ominaisuuksiin. Passiivisuotimille ei kuitenkaan ole kaistanleveysrajoituksia, mikä mahdollistaa tyydyttävän toiminnan erittäin korkeilla taajuuksilla. Matalataajuisissa suodattimissa piirissä käytettävä kela on yleensä suurempi, mikä tekee piiristä kookkaamman. Jos vaaditaan parempaa laatua ja pienempää kokoa, kustannukset kasvavat merkittävästi. Passiiviset suodattimet aiheuttavat myös vähän melua elementtien lämpömelun vuoksi. Oikealla suunnittelulla tämä melun amplitudi voidaan kuitenkin minimoida.
Koska signaalin vahvistusta ei ole, signaalin vahvistus on suoritettava myöhemmässä vaiheessa. Joskus voidaan tarvita puskurivahvistimia kompensoimaan eroja lähtöpiirissä..
Lisätietoja aktiivisista suodattimista
Suodattimet, joissa on komponentteja, kuten operaatiovahvistimia, transistoreja tai muita aktiivisia elementtejä, tunnetaan aktiivisina suodattimina. He käyttävät kondensaattoreita ja vastuksia, mutta induktoreita ei käytetä. Aktiiviset suodattimet vaativat ulkoisen virtalähteen toimiakseen, koska suunnittelussa on virtaa kuluttavia aktiivisia elementtejä.
Koska induktoreita ei käytetä, piiri on kompaktimpi ja vähemmän painava. Sen tuloimpedanssi on korkea ja lähtöimpedanssi pieni, mikä mahdollistaa alhaisen impedanssin kuormituksen lähdössä. Yleensä kuorma on eristetty sisäisestä piiristä; näin ollen kuorman vaihtelu ei vaikuta suodattimen ominaisuuksiin.
Lähtösignaalissa on tehovahvistus, ja parametreja, kuten vahvistuksen päästökaista ja katkaisutaajuus, voidaan säätää. Aktiivisilla suodattimilla on useita haittoja. Tehonsyötön muutokset voivat aiheuttaa muutoksia lähtösignaalin voimakkuudessa ja korkeat taajuusalueet ovat rajoitettuja aktiivisen elementin ominaisuuksilla. Myös aktiivisten komponenttien säätämiseen käytettävät takaisinkytkentäsilmukat voivat edistää värähtelyä ja kohinaa.
Mitä eroa on aktiivisilla ja passiivisilla suodattimilla?
• Passiiviset suodattimet kuluttavat signaalin energiaa, mutta tehonlisäystä ei ole saatavilla; kun taas aktiivisilla suodattimilla on tehovahvistus.
• Aktiiviset suodattimet vaativat ulkoisen virtalähteen, kun taas passiiviset suodattimet toimivat vain signaalitulossa.
• Vain passiiviset suodattimet käyttävät keloja.
• Vain aktiiviset suodattimet käyttävät elementtejä kike op-amps ja transistoreja, jotka ovat aktiivisia elementtejä.
• Teoriassa passiivisilla suodattimilla ei ole taajuusrajoituksia, kun taas aktiivisilla suodattimilla on rajoituksia aktiivisten elementtien vuoksi.
• Passiivisuotimilla on parempi vakaus ja ne kestävät suuria virtoja.
• Passiiviset suodattimet ovat suhteellisen halvempia kuin aktiiviset suodattimet.
