Aktiver Filter vs passiver Filter
Filter sind eine Klasse elektronischer Schaltungen, die bei der Signalverarbeitung verwendet werden, um einen gewünschten Signalbereich oder ein Signal zuzulassen oder zu blockieren. Filter können basierend auf den Eigenschaften auf vielen Ebenen kategorisiert werden, z. B. aktiv - passiv, analog - digital, linear - nichtlinear, diskrete Zeit - kontinuierliche Zeit, zeitinvariant - Zeitvariante und unendliche Impulsantwort - endliche Impulsantwort.
Aktive und passive Filter unterscheiden sich durch die Passivität der in der Filterschaltung verwendeten Komponenten. Wenn eine Komponente Strom verbraucht oder nicht in der Lage ist, Strom zu gewinnen, spricht man von einer passiven Komponente. Komponenten, die nicht passiv sind, werden als aktive Komponenten bezeichnet.
Weitere Informationen zu passiven Filtern
Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten verbrauchen Strom, wenn ein Strom durch sie fließt, und sind nicht in der Lage, Strom zu gewinnen. Daher ist jedes RLC-Filter ein passives Filter, insbesondere mit den enthaltenen Induktivitäten. Ein weiteres wichtiges Merkmal der passiven Filter ist, dass die Filter für den Betrieb keine externe Stromquelle benötigen. Die Eingangsimpedanz ist niedrig und die Ausgangsimpedanz hoch, was eine Selbstregulierung der die Lasten antreibenden Spannungen ermöglicht.
Normalerweise ist bei passiven Filtern der Lastwiderstand nicht vom Rest des Netzwerks isoliert. Daher kann eine Änderung der Last die Eigenschaften der Schaltung und des Filterprozesses beeinflussen. Es gibt jedoch keine Bandbreitenbeschränkungen für die passiven Filter, was einen zufriedenstellenden Betrieb bei sehr hohen Frequenzen ermöglicht. Bei Filtern mit niedrigerer Frequenz ist der in der Schaltung verwendete Induktor tendenziell größer, wodurch die Schaltung sperriger wird. Wenn eine höhere Qualität und eine kleinere Größe erforderlich sind, werden die Kosten erheblich erhöht. Passive Filter verursachen aufgrund des thermischen Rauschens in den Elementen auch ein geringes Rauschen. Trotzdem kann diese Rauschamplitude bei richtiger Auslegung minimiert werden.
Da es keine Signalverstärkung gibt, muss die Signalverstärkung zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt werden. Manchmal sind Pufferverstärker erforderlich, um die Unterschiede in der Ausgangsschaltung auszugleichen..
Weitere Informationen zu aktiven Filtern
Filter mit Komponenten wie Operationsverstärkern, Transistoren oder anderen aktiven Elementen werden als aktive Filter bezeichnet. Sie verwenden Kondensatoren und Widerstände, aber keine Induktivitäten. Aktive Filter benötigen aufgrund des Stromverbrauchs aktiver Elemente im Design eine externe Stromquelle.
Da keine Induktivitäten verwendet werden, ist die Schaltung kompakter und weniger schwer. Seine Eingangsimpedanz ist hoch und die Ausgangsimpedanz ist niedrig, wodurch Lasten mit niedriger Impedanz am Ausgang angesteuert werden können. Im Allgemeinen ist die Last vom internen Stromkreis isoliert. Daher beeinflusst die Änderung der Last die Eigenschaften des Filters nicht.
Das Ausgangssignal hat eine Leistungsverstärkung und die Parameter wie Verstärkungsdurchlassband und Grenzfrequenz können eingestellt werden. Den aktiven Filtern sind mehrere Nachteile inhärent. Die Änderungen in der Stromversorgung können Änderungen in der Größe des Ausgangssignals verursachen, und die Hochfrequenzbereiche werden durch die Eigenschaften der aktiven Elemente begrenzt. Auch Rückkopplungsschleifen, die zur Regelung der aktiven Komponenten verwendet werden, können zu Schwingungen und Rauschen beitragen.
Was ist der Unterschied zwischen aktiven und passiven Filtern?
• Passive Filter verbrauchen die Energie des Signals, es ist jedoch keine Leistungsverstärkung verfügbar. während aktive Filter eine Leistungsverstärkung haben.
• Aktive Filter benötigen eine externe Stromversorgung, während passive Filter nur am Signaleingang arbeiten.
• Nur passive Filter verwenden Induktivitäten.
• Nur aktive Filter verwenden Elemente wie Operationsverstärker und Transistoren, die aktive Elemente sind.
• Theoretisch haben passive Filter keine Frequenzbeschränkungen, während aktive Filter Einschränkungen aufgrund aktiver Elemente haben.
• Passive Filter haben eine bessere Stabilität und können großen Strömen standhalten.
• Passive Filter sind relativ billiger als aktive Filter.
