アクティブフィルター、パッシブフィルター

信号処理回路は、1つまたは1つの信号処理モジュールまたは回路のクラスで使用されます。フィルタはその特性により、アクティブ-パッシブ、アナログ-デジタル、線形-非線形、離散-連続時間、時不変-時変、無限-有限インパルス応答などに分類される。

アクティブフィルターとパッシブフィルターは、フィルター回路に使用される部品が受動的であるかどうかで区別されます。電力を消費する部品や電力にアクセスできない部品は、パッシブコンポーネントと呼ばれます。受動的でない部品を能動部品といいます。

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抵抗、コンデンサー、インダクターは電流を通すと電力を消費するので、RLCフィルターはパッシブフィルターであり、特にインダクターを含むものはパッシブフィルターである。パッシブフィルターのもう一つの大きな特徴は、フィルターが動作するために外部電源を必要としないことである。入力インピーダンスが低く、出力インピーダンスが高いため、負荷を駆動する電圧を自動的に調整することができます。

通常、パッシブフィルタでは、負荷抵抗が他のネットワークから分離されていないため、負荷の変動が回路の特性やフィルタリング処理に影響を与える可能性があります。しかし、パッシブフィルターは帯域幅の制限がないため、非常に高い周波数でも満足に動作させることができる。低周波フィルターでは、回路に使用するインダクタが大きくなることが多く、回路が大きくなってしまう。より高い品質とより小さな寸法が求められる場合は、コストが大幅に増加する可能性があります。また、パッシブフィルターは部品の熱雑音により、わずかながらノイズが発生する。しかし、適切な設計をすれば、このノイズの振幅を最小限に抑えることができる。

信号の利得がないため、後段で信号の増幅を行う必要がある。出力回路の違いを補正するために、バッファアンプが必要になることもある。

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オペアンプやトランジスタなどの能動部品を使用したフィルタをアクティブフィルタといいます。コンデンサーや抵抗は使うが、インダクターは使わない。アクティブフィルターは、設計上、能動部品が電力を消費するため、動作には外部電源が必要です。

インダクタを使用しないため、回路の小型化、軽量化が図れます。入力インピーダンスが高く、出力インピーダンスが低いため、出力で低インピーダンス負荷を駆動することが可能です。一般に、負荷は内部回路から絶縁されており、負荷の変化がフィルタの特性に影響を与えないようになっています。

出力信号はパワーゲイン、ゲインパスバンド、カットオフ周波数等の調整可能なパラメータを有しています。アクティブフィルターには、いくつかのデメリットがあります。電源の変動により出力信号の振幅が変化したり、能動素子の特性により高域が制限されることがあります。また、能動素子を調整するためのフィードバックループは、発振やノイズの原因となることがあります。

アクティブフィルターとパッシブフィルターの違いは何ですか？

-パッシブフィルタは信号エネルギーを消費するが電力利得がないのに対し、アクティブフィルタは電力利得がある。

-アクティブフィルターは外部電源が必要ですが、パッシブフィルターは信号の入力だけで機能します。

-パッシブフィルタのみインダクタを使用しています。

-アクティブフィルターのみオペアンプやトランジスタなどの能動素子を使用します。

-パッシブフィルタは理論上、周波数の制限がありませんが、アクティブフィルタは能動素子により制限があります。

-パッシブフィルタは安定性が高く、大電流に耐えることができる。