فیلتر فعال: ویژگی ها و کاربردها

فیلترهای فعال در الکترونیک، ابزارهای قدرتمندی برای پردازش سیگنال هستند که با استفاده از عناصر فعال مانند تقویت‌کننده‌های عملیاتی (Op-Amps)، امکان تقویت، تنظیم دقیق بهره و کاهش نویز را فراهم می‌کنند. این فیلترها در فرکانس‌های پایین و بالا عملکرد قابل‌توجهی دارند و کاربرد گسترده‌ای در صوت، مخابرات، و ابزارهای پزشکی دارند.

فیلتر فعال چیست؟

فیلترهای فعال مدارهایی هستند که برای جداسازی یا تقویت محدوده خاصی از فرکانس‌های سیگنال طراحی می‌شوند. این فیلترها با استفاده از عناصر فعال (مانند Op-Amp، ترانزیستورها یا تقویت‌کننده‌های دیگر) و عناصر غیرفعال (مانند مقاومت‌ها و خازن‌ها) ساخته می‌شوند. برخلاف فیلترهای غیرفعال، این فیلترها توانایی تقویت سیگنال را نیز دارند.

اجزای فیلترهای فعال

1. تقویت‌کننده عملیاتی (Op-Amp):
   قلب فیلتر فعال است که برای تقویت سیگنال و ارائه بهره دقیق استفاده می‌شود.

2. مقاومت‌ها و خازن‌ها:
   تنظیم‌کننده فرکانس قطع (Cut-off Frequency) و مسیر سیگنال.

3. منبع تغذیه:
   برای عملکرد عناصر فعال لازم است.

انواع فیلترهای فعال

1. فیلتر Low Pass (پایین گذر):

اجازه عبور فرکانس‌های پایین‌تر از فرکانس قطع را می‌دهد و فرکانس‌های بالاتر را تضعیف می‌کند.

2. فیلتر High Pass (بالا گذر):

فرکانس‌های بالاتر از فرکانس قطع را عبور می‌دهد و فرکانس‌های پایین‌تر را مسدود می‌کند.

3. فیلتر Band Pass (گذر باند):

فقط محدوده خاصی از فرکانس‌ها را عبور می‌دهد و فرکانس‌های خارج از آن محدوده را تضعیف می‌کند.

4. فیلتر Band Stop (توقف باند):

فرکانس‌های داخل محدوده خاصی را مسدود کرده و سایر فرکانس‌ها را عبور می‌دهد.

ویژگی‌ها و مزایای فیلترهای فعال

• تقویت سیگنال:
  برخلاف فیلترهای غیرفعال که فقط تضعیف می‌کنند، فیلترهای فعال توانایی تقویت سیگنال دارند.

• ابعاد کوچک‌تر:
  به دلیل عدم نیاز به القاگرهای بزرگ، مدارهای فشرده‌تری ارائه می‌دهند.

• کنترل دقیق:
  امکان تنظیم بهره و فرکانس قطع با دقت بالا.

• عدم وابستگی به بار:
  تغییرات بار تأثیری بر عملکرد آن ندارد.

کاربردهای فیلترهای فعال

جدول مقایسه انواع فیلترهای فعال و غیرفعال

مزایا و محدودیت‌های فیلترهای فعال

مزایا:

• بهره تنظیم‌پذیر

• امکان طراحی مرتبه‌های بالاتر بدون القاگر

• عملکرد بهینه در فرکانس‌های پایین

محدودیت‌ها:

• نیاز به منبع تغذیه

• کارایی محدود در فرکانس‌های بسیار بالا به دلیل محدودیت Op-Amp

ارتباط با تامین کنندگان این کالا در تکصان + جست و جوی فنی بر اساس مشخصات فنی موردنیاز شما

سوالات متداول

1. چرا از فیلترهای فعال استفاده کنیم؟
برای تقویت سیگنال، طراحی فشرده‌تر، و کنترل بهتر فرکانس قطع.

2. آیا فیلترهای فعال جایگزین فیلترهای غیرفعال هستند؟
نه، هر کدام کاربرد خاص خود را دارند. فیلترهای غیرفعال در فرکانس‌های بالا و طراحی ساده ترجیح داده می‌شوند.

3. چه عواملی بر عملکرد فیلتر فعال تأثیر می‌گذارد؟
عناصر مدار (R و C)، کیفیت Op-Amp، و نحوه طراحی مدار.

منبع

• All About Circuits: Filter Basics