موضوع مقاله: فیلتر فعال | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # فیلتر فعال | مقدمه: این نمونه مدار آنالوگ یک فیلتر الکترونیکی است که با استفاده از عناصر فعال، معمولاً یک تقویت‌کننده، پیاده‌سازی شده‌است. | ## بخش 1: فیلتر فعال | , 1975 pages 8-10 یک تقویت‌کننده، از تأثیر امپدانس بار طبقه بعدی، روی مشخصه‌های فیلتر جلوگیری می‌کند. یک فیلتر فعال می‌تواند بدون استفاده از یک سلف بزرگ یا گران‌قیمت، قطب و صفرهای مختلط داشته باشد. غالباً می‌توان شکل پاسخ، Q (ضریب کیفیت)، و فرکانس تنظیم را با مقاومت‌های متغیر کم قیمت تنظیم‌کرد. در معادلات پایه طراحی فیلتر، از محدودیت پهنای‌باند تقویت‌کننده‌ها صرفه نظر می‌شود. دستگاه‌های فعال موجود پهنای‌باند محدودی دارند، از این رو اغلب آنها در فرکانس‌های بالا غیرعملی هستند. اگر هیچ مسیر جریان مستقیم (DC) برای جریان بایاس به عناصر تقویت‌کننده نباشد، توپولوژی‌های خاص مدار ممکن است غیرعملی باشند. پیکربندی مدار فیلتر فعال فیلتر الکترونیکی عبارتند از: فیلترهای سالن-کی و وی‌سی‌وی‌اس (حساسیت کم به تغییرات المان) و دو ربعی‌ها یا فیلترهای دو ربعی تقویت‌کننده‌های میان‌گذر دوگانه (DABP) وین ناچ (Wien notch) فیدبک فیلترهای با فیدبک چندگانه فلیگ (با کمترین تعداد مولفه برای دو اپ‌امپ اما کنترل خوبی روی فرکانس و نوع دارد) (یکی از انواع توپولوژی‌هایی است که به‌طور کامل و مستقل روی بهره، فرکانس و نوع کنترل دارد) فیلترهای فعال می‌توانند توابع انتقال مشابه فیلترهای پسیو داشته باشند. توابع انتقال مشترک عبارتند از: فیلتر بالا گذر – تضعیف فرکانس‌های پایین‌تر از فرکانس‌های قطع آن‌ها. | ## بخش 2: فیلتر فعال | فیلتر میان‌گذر – تضعیف فرکانس‌های بالاتر و پایین‌تر از فرکانس‌هایی که اجازه عبور دارند. ترکیب آن‌ها امکان‌پذیر است، مانند notch و بالاگذر (در فیلتر رامبل، اکثر رامبل‌های مزاحم که باید حذف شوند از یک فرکانس خاص هستند). طراحی فیلترهای فعال خصوصیاتی که برای طراحی فیلترها، به معرفی نیازدارند عبارتند از: دامنه فرکانس‌های موردنظر (باند گذر) همراه با شکل پاسخ فرکانسی. امپدانس ورودی و خروجی مورد نیاز، که توپولوژی‌های مدار قابل دسترس را محدود می‌کند؛ به عنوان مثال، اکثر توپولوژی‌های فیلتر فعال، نه همه آنها، یک خروجی بافر (امپدانس پایین) را فراهم می‌کنند. با این حال، به یاد داشته باشید امپدانس خروجی داخلی تقویت‌کننده‌های عملیاتی، در صورت استفاده، ممکن است در فرکانس‌های بالا به‌طور قابل توجهی افزایش یابد و میرایی از آنچه که انتظار می‌رود، کمتر شود. توجه شود که امپدانس ورودی برخی از توپولوژی‌های فیلتر بالا گذر، در فرکانس بالا مثل اتصال کوتاه است. تقویت‌کننده نباید با سیگنال‌های ورودی مورد انتظار، اشباع شود (خروجی به اندازه منبع توان برسد) و نباید در چنین دامنه‌های پایینی که نویز بر آن غالب است، فعال باشد. در مورد فیلترهای میان‌گذر باند باریک، Q پهنای‌باند ۳ دسیبل را تعیین می‌کند، اما میزان حذف فرکانس‌های پایین از فرکانس مرکزی را نیز نشان می‌دهد؛ در صورتی که این دو نیازمندی در تضاد باشند، آنگاه به یک فیلتر میان‌گذر متناوب تنظیم شده(staggered-tuning)، نیاز است. | ## بخش 3: فیلتر فعال | برای فیلترهای ناچ، درجه‌ای که سیگنال‌های ناخواسته در فرکانس ناچ باید حذف شوند، دقت مولفه‌ها، به جز Q را مشخص می‌کند. Q توسط شیب موردنظر ناچ (باند حذف فیلتر)، یعنی پهنای‌باند در اطراف ناچ (باند حذف فیلتر) قبل از اینکه میرایی کم شود، کنترل می‌شود. برای فیلترهای بالا گذر و پایین گذر (مانند فیلترهای میان‌گذر دور از فرکانس مرکزی) میزان حذف مورد نیاز می‌تواند شیب میرایی مورد نیاز و در نتیجه "مرتبه" فیلتر را تعیین نماید. فیلتر مرتبه دوم تمام قطب، نهایتاً، شیب حدود دسی بل در هر اکتاو (دسی بل/دهه) را می‌دهد، اما شیب نزدیک به فرکانس کناری کمتر است، گاهی اوقات اضافه کردن یک ناچ به فیلتر مورد نیاز است. "ریپل" قابل قبول (میزان نوسانات نسبت به یک پاسخ یکنواخت، برحسب دسی بل) در باند عبور فیلترهای بالا گذر و پایین گذر، به همراه شکل منحنی پاسخ فرکانسی در نزدیکی فرکانس کناری، ضریب میرایی یا فاکتور میرایی را تعیین می‌کند (=1/(2Q . چند شکل پاسخ مهم (ضریب میرایی) که اسم‌های معروفی دارند: فیلتر چبیشف – دارای پیک یا ریپل در باندگذر قبل از فرکانس کناری؛ ۰٫۷۰۷۱ برای فیلتر مرتبه دوم. فیلتر بیضوی یا Cauer فیلتر – یک ناچ (یا "صفر") درست بیرون باند گذر اضافه می‌کند تا در این ناحیه نسبت به ترکیب مرتبه و ضریب میرایی بدون ناچ، شیب بیشتری بدهد. خروجی مشابه فیلتر ایده‌آل است (یعنی، پاسخ یکنواخت خوب هم برای باند گذر و هم برای باند قطع). | ## جمع‌بندی | در فرکانس پایین بهتر است از فیلتر فعال و در فرکانس بالا بهتر است که از فیلتر پسیو استفاده کنید .