فیلتر پایین‌ گذر اکتیو

در مقاله‌های مربوط به فیلتر پسیو RC، دیدیم که مدارهای پایه فیلتر پایین‌گذر RC همچون فیلتر پایین‌گذر و فیلتر بالاگذر را می‌توان با اتصال یک مقاومت به صورت سری با یک خازن بدون قطبش و یک منبع سیگنال سینوسی ورودی به صورت موازی با خازن ایجاد کرد.

همچنین یاد گرفتیم که اصلی‌ترین عیب فیلترهای پسیو این است که دامنه سیگنال خروجی کمتر از دامنه سیگنال ورودی است یا به عبارت دیگر، گین هرگز بالاتر از یک نیست و امپدانس بار بر مشخصات فیلتر تاثیر دارد.

اگر مدارهای فیلتر پسیو چند طبقه داشته باشیم، این افت در دامنه سیگنال با نام «تضعیف» می‌تواند شدت بیشتری داشته باشد. یکی از راه‌های بازیابی یا کنترل این افت سیگنال، استفاده از تقویت از طریق استفاده از فیلترهای اکتیو است.

همانطور که از نام آنها پیداست، فیلترهای اکتیو حاوی اجزای اکتیو مانند تقویت‌کننده‌های عملیاتی، ترانزیستورها یا FET در طراحی مدار خود هستند. آنها توان خود را از یک منبع تغذیه خارجی می‌گیرند و از آن برای تقویت سیگنال خروجی استفاده می‌کنند.

تقویت فیلتر همچنین می‌تواند برای شکل دادن یا تغییر پاسخ فرکانسی مدار فیلتر با تولید یک پاسخ خروجی انتخابی‌تر و ایجاد پهنای باند خروجی باریک‌تر یا حتی گسترده‌تر استفاده شود. پس تقویت، تفاوت اصلی بین «فیلتر پسیو» و «فیلتر اکتیو» است.

یک فیلتر اکتیو به طور کلی از یک تقویت‌کننده عملیاتی (آپ امپ) در طراحی خود استفاده می‌کند و در آموزش تقویت‌کننده عملیاتی دیدیم که یک آپ امپ دارای امپدانس ورودی بالا، امپدانس خروجی پایین و گین ولتاژ است که توسط شبکه مقاومت در داخل حلقه فیدبکش تعیین می شود.

بر خلاف فیلتر بالا گذر پسیو که به صورت تئوری پاسخ فرکانسی بی نهایت دارد، حداکثر پاسخ فرکانسی یک فیلتر اکتیو، به حاصلضرب گین در پهنای باند (یا گین حلقه باز) تقویت کننده عملیاتی مورد استفاده محدود می‌شود. با این حال، طراحی فیلترهای اکتیو به طور کلی بسیار آسان‌تر از فیلترهای پسیو است، آنها با طراحی مدار خوب، ویژگی‌های عملکردی خوب، دقت بسیار خوب با شیب بین دو ناحیه تیز و نویز کم را هنگام استفاده فراهم می‌کنند.