تعریف فیلتر اکتیو پایین گذر در الکترونیک

تعریف فیلتر اکتیو پایین گذر در الکترونیک:
از طریق ترکیب یک فیلتر پایین گذر پسیو ساده RC با یک تقویت کننده عملیاتی یا اپ امپ می توان یک فیلتر اکتیو پایین گذر (Active Low Pass Filter) را ایجاد کرد.

در مطلب فیلتر پایین گذر پسیو با استفاده از مدار RC، دیدیم که یک مدار فیلتر پسیو مرتبه اول ساده مانند فیلتر پایین گذر پسیو یا فیلتر بالا گذر پسیو را می توان با استفاده از فقط یک مقاومت متصل به یک خازن غیرقطبی پیاده سازی کرد و سپس باید به مدار یک سیگنال ورودی سینوسی اعمال شود.

می دانیم که یکی از بزرگ ترین معایب فیلتر پایین گذر این است که دامنه سیگنال خروجی از آن کمتر از دامنه سیگنال ورودی به فیلتر است.

به عبارت دیگر، بهره در یک فیلتر پایین گذر پسیو هیچ وقت بزرگ تر از واحد نمی شود و ایراد دیگر فیلتر در این است که امپدانس بار روی منحنی مشخصه فیلتر تأثیر خواهد گذاشت.

به دلیل اینکه مدار یک فیلتر پسیو از چند طبقه تشکیل می شود، این کاهش دامنه ورودی که به آن میرایی (Attenuation) گفته می شود، می تواند به میزان شدیدی صورت گیرد.

یک روش برای بازیابی و یا کنترل کاهش دامنه سیگنال، این است که از خاصیت تقویت کنندگی (Amplification) با استفاده از فیلترهای اکتیو (Active Filters) بهره ببریم.

همان طور که از نام این نوع از فیلترها مشخص است، فیلتر اکتیو شامل ادوات اکتیو مانند تقویت کننده عملیاتی و ترانزیستور پیوندی دوقطبی یا ترانزیستور FET در مدار خود است.

این فیلترها توان خود را از یک منبع توان خارجی به دست می آورند و از آن برای ارتقا یا تقویت سیگنال خروجی استفاده می کنند.

تقویت کنندگی در فیلترها را همچنین می توان برای شکل دادن و یا تغییر پاسخ فرکانسی مدار فیلتر مورد استفاده قرار داد.

از طریق این کار یک پاسخ خروجی بسیار گزینشی تر ایجاد می شود و پهنای باند فیلتر بسیار باریک تر و یا پهن تر می شود. بنابراین می توان گفت که تفاوت اصلی بین یک فیلتر اکتیو با یک فیلتر پسیو در تقویت کنندگی موجود در فیلتر اکتیو است.

یک فیلتر اکتیو معمولا از یک تقویت کننده عملیاتی یا اپ امپ در طراحی مدار خود استفاده می کند. می دانیم که یک اپ امپ دارای امپدانس ورودی بزرگی است.

همچنین این المان امپدانس خروجی بسیار کوچکی دارد و بهره ولتاژ آن توسط شبکه مقاومتی موجود در حلقه فیدبک مشخص می شود.

برخلاف یک فیلتر بالا گذر پسیو، که در تئوری دارای بیشینه پاسخ فرکانس برابر با بی نهایت است، بیشینه پاسخ فرکانسی در یک فیلتر اکتیو، به بهره یا پهنای باند (یا بهره حلقه باز) تولید شده توسط اپ امپ مورد استفاده محدود می شود.

طراحی یک فیلتر اکتیو بسیار ساده تر از طراحی یک فیلتر پسیو انجام می گیرد. یک فیلتر اکتیو مشخصه عملکردی بسیار بهتری را تولید می کند و هنگامی که در یک طراحی مداری خوب مورد استفاده قرار گیرد، سطح نویز بسیار پایینی خواهد داشت.

همچنین این فیلتر از دقت بسیار خوبی نسبت به فیلتر نوع پسیو برخوردار است.