آموزش های پایه ای برق, مقالات
تفاوت بین فیلتر فعال و غیرفعال
بهمن
در این مقاله قصد داریم در مورد فیلتر فعال و غیرفعال، و همچنین تفاوت آنها صحبت کنیم.
فهرست مطالب
- 1- فیلتر چیست؟
- 2- فیلتر فعال چیست؟
- 3- فیلتر غیرفعال چیست؟
- 4-تفاوت فیلترهای فعال و غیرفعال
————————————————–
فیلتر فعال و فیلتر غیرفعال هر دو نوع فیلترهای الکترونیکی‌هستند که فرکانس خاصی یا طیف وسیعی از فرکانس ها را از یک سیگنال فیلتر می‌کنند. جدا از فیلتر فرکانس، آنها در طراحی و همچنین عملکرد کاملاً متفاوت‌هستند.قبل از پرداختن به تفاوت‌های بین فیلترهای فعال و غیرفعال، ابتدا در مورد اصول اولیه آنها صحبت می‌کنیم.
1- فیلتر چیست؟
فیلتر یک مدار الکترونیکی‌است که توانایی عبور یا تقویت محدوده مشخصی از فرکانس‌ها و مسدود‌کردن یا تضعیف فرکانس های دیگر را‌دارد. فیلترها در پردازش سیگنال مانند حذف نویز از سیگنال و استخراج پیام از سیگنال و غیره استفاده‌می‌شوند. فیلترها انواع مختلفی دارند مانند فیلترهای دیجیتال و آنالوگ، فیلترهای فعال و غیرفعال، فیلترهای خطی و غیرخطی، پایین گذر، بالا گذر، فیلترهای باند گذر و … که در ادامه به بررسی تفاوت فیلترهای اکتیو و غیر فعال می‌پردازیم.
————————————————–
2- فیلتر فعال چیست؟
فیلتر اکتیو نوعی فیلتر‌است که با استفاده از قطعات فعال مانند op-amp و ترانزیستور طراحی‌می‌شود. آنها در ترکیب با مقاومت و خازن استفاده‌می‌شوند، اما سلف نیستند.
چنین فیلترهایی قادر به ایجاد افزایش قدرت هستند. با این حال، طراحی آنها در مقایسه با فیلترهای غیرفعال پیچیده‌است.
از آنجایی که فیلترهای فعال از اجزای فعال استفاده‌می‌کنند، برای کار کردن به منبع تغذیه خارجی نیاز‌دارند و سیگنال فیلتر شده نیازی به تقویت‌ندارد. بهره را نیز می توان با تغییر یک پارامتر خاص در طول عملیات تغییر‌داد.
Op-Amp دارای امپدانس ورودی بسیار بالا و امپدانس خروجی بسیار کم‌است. بنابراین فیلتر فعال در منبع و بار خود مشکل اثر بارگذاری‌ندارد.همچنین، تغییر بار بر عملکرد فیلتر تأثیر نمی گذارد زیرا بار از منبع جدا شده‌است.اشکال فیلتر فعال نیاز به منبع خارجی است. عملکرد فیلتر به سلامت منبع خارجی بستگی‌دارد.
اجزای فعال مورد استفاده در فیلترهای فعال دارای پهنای باند محدودی هستند. بنابراین، آنها برای فیلتر کردن سیگنال های فرکانس بالا مناسب نیستند.آنها همچنین بیشتر در معرض آسیب ناشی از جریان زیاد هستند.
ویژگی‌های فیلتر فعال
- فیلترهای اکتیو از اجزای فعال مانند op-amp و ترانزیستور استفاده‌می‌کنند.
- همچنین شامل اجزای غیرفعال مانند مقاومت و خازن است اما سلف نیست.
- برای کار کردن به منبع تغذیه خارجی نیاز‌دارد.
- دارای امپدانس ورودی بسیار بالا و امپدانس خروجی بسیار کم‌است.
- می توان آن را به صورت ابشاری اضافه کرد تا ترتیب فیلتر را بدون نگرانی در مورد از دست دادن حجم افزایش دهد.
- در خروجی خود افزایش توان بالایی را فراهم می‌کند.
- تغییر در مقاومت بار بر ویژگی‌های الکتریکی آن تأثیر نمی‌گذارد.
- مدارهای پیچیده‌ای دارد.
- طراحی جمع و جور و سایز کوچکی‌دارد.
- در مقایسه با فیلترهای غیرفعال گران‌است.
- به دلیل پهنای باند محدود اجزای فعال، محدوده فرکانسی محدودی دارد. نمی تواند در فرکانس بالا کار کند.
- نمی تواند جریان‌های بزرگ را تحمل کند.
————————————————–
3- فیلتر غیرفعال چیست؟
فیلتر پسیو فقط از قطعات پسیو مانند مقاومت، خازن و سلف و … استفاده‌می‌کند که طراحی بسیار ساده‌ای‌دارد و بسیار ارزان‌است. این فیلتر برای کار‌کردن نیازی به منبع تغذیه خارجی‌ندارد و به همین دلیل است که هیچ قدرتی را ارائه نمی‌دهد. با این حال، آنها از یک سلف استفاده می‌کنند که باعث می‌شود در برابر جریان بالا مقاومت کنند.
فیلتر پسیو RC اجزای غیرفعال می توانند فرکانس بسیار بالایی را اداره کنند. در نتیجه از فیلترهای غیرفعال برای کاربردهای فرکانس بالا استفاده‌می‌شود.اما برای کاربردهای بسیار کم فرکانس مناسب نیستند. مقدار اندوکتانس باید افزایش یابد که نیاز‌به سلف حجیم‌تری دارد که باعث افزایش اندازه و همچنین هزینه فیلتر می‌شود.
مقاومت بار مستقیماً متصل‌است و بر مقاومت کلی فیلتر تأثیر می‌گذارد. بنابراین هرگونه تغییر در مقاومت بار بر ویژگی‌های الکتریکی فیلتر تأثیر می‌گذارد.
امپدانس ورودی و خروجی محدودی دارد، عملکرد آنها تحت تأثیر تأثیر بارگذاری قرار‌می‌گیرد. از آنجایی که اجزای غیرفعال انرژی را از سیگنال ورودی مصرف‌می‌کنند، فیلتر غیرفعال افزایش توان را ارائه نمی دهد و سیگنال خروجی دارای مقداری کمتر از ورودی‌است.
این پس از فیلتر کردن نیاز به تقویت دارد.
ویژگی های غیر فعال
- فیلتر غیرفعال فقط از اجزای غیرفعال مانند مقاومت، خازن و سلف استفاده می‌کند.
- نیازی به منبع تغذیه خارجی ندارد.
- هیچ افزایش قدرتی را ارائه نمی‌دهد.
- تغییر در مقاومت بار بر ویژگی های فیلتر غیرفعال تأثیر می‌گذارد.
- محدودیت فرکانس ندارد بیشتر برای کاربردهای فرکانس بالا به دلیل استفاده از سلف استفاده‌می‌شود.
- برای کاربردهای فرکانس پایین، به یک سلف بزرگ نیاز دارد که اندازه و هزینه فیلتر غیرفعال را افزایش می‌دهد.
- طراحی ساده و آسانی‌دارد.
- ارزان تر از فیلتر فعال است.
- به دلیل حجیم‌تر بودن سلف، اندازه بزرگ‌تر و سنگین‌تری‌دارد.
————————————————–
4-تفاوت فیلترهای فعال و غیرفعال
منبع انرژی
- فیلتر فعال برای کار‌کردن نیاز به منبع تغذیه خارجی‌دارد.
- فیلتر غیرفعال برای کار‌کردن به منبع تغذیه خارجی نیاز‌ندارد.
کسب کردن
- فیلتر فعال افزایش توان بالایی را ارائه‌می‌دهد و سیگنال خروجی را تقویت می‌کند.
- فیلتر غیرفعال هیچ افزایش توانی ایجاد نمی‌کند. در واقع سیگنال خروجی نسبت به سیگنال ورودی آن اندازه کمتری‌دارد.
طرح
- فیلتر اکتیو طراحی پیچیده‌ای‌دارد.
- فیلتر غیرفعال طراحی ساده‌ای‌دارد.
اثر بارداری
- فیلتر اکتیو به دلیل داشتن خروجی کم و امپدانس ورودی بالا مشکل اثر بارداری‌ندارد.
- فیلتر غیرفعال مشکل بارداری‌دارد.
پهنای باند
- فیلترهای فعال محدودیت فرکانس دارند و به دلیل پهنای باند محدود اجزای فعال نمی‌توانند سیگنال های فرکانس بالا را فیلتر کنند.
- فیلتر غیرفعال هیچ محدودیت فرکانسی‌ندارد.
اندازه
- فیلترهای اکتیو فشرده هستند و اندازه و وزن کمی دارند.
- فیلترهای غیرفعال به دلیل اندازه سلف حجیم تر و سنگین‌تر هستند به خصوص در فرکانس پایین که نیاز به سلف‌های بزرگ‌دارد.
هزینه
- فیلترهای فعال به دلیل اجزای فعال و نیاز به منبع تغذیه گران و پرهزینه هستند.
- فیلترهای غیرفعال از قطعات غیرفعال ارزان قیمت ساخته‌می‌شوند.
جدول زیر مقایسه بین این دو فیلتر را نشان‌می‌دهد.
