مدار فیلتر پایین گذر فعال (Active Low-Pass Filter)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
مدار فیلتر پایین گذر فعال (Active Low-Pass Filter) :
مدار فیلتر پایین گذر فعال (Active Low-Pass Filter) مداری است که علاوه بر المان های غیرفعال (معمولا مقاومت و خازن)، از المان های فعال مانند تقویت کننده های عملیاتی (آپ امپ) نیز استفاده می کند. استفاده از آپ امپ مزایای متعددی دارد: امکان بهره دهی (تقویت سیگنال)، امپدانس ورودی بالا و امپدانس خروجی پایین، و عدم نیاز به سلف (که در فرکانس های پایین حجیم و گران است).
فیلتر پایین گذر فعال مرتبه اول: ساده ترین نوع، با اضافه کردن یک آپ امپ به عنوان بافر (دنبال کننده ولتاژ) بعد از یک فیلتر RC پایین گذر ساخته می شود. این کار از اثر بار (Loading) فیلتر بر مراحل بعدی جلوگیری می کند. یک فیلتر فعال مرتبه اول معکوس کننده نیز با استفاده از آپ امپ در پیکربندی معکوس کننده و قرار دادن یک خازن موازی با مقاومت فیدبک ساخته می شود. تابع تبدیل آن به صورت زیر است:
\[ H(s) = -\frac{R_f/R_1}{1 + sR_f C} \]فرکانس قطع:
\[ f_c = \frac{1}{2\pi R_f C} \]و بهره DC:
\[ -\frac{R_f}{R_1} \].
فیلتر پایین گذر فعال مرتبه دوم (Sallen-Key): یکی از معروف ترین ساختارها برای فیلترهای فعال مرتبه دوم، توپولوژی Sallen-Key است. با یک آپ امپ، دو مقاومت و دو خازن می توان فیلترهای پایین گذر، بالاگذر و میان گذر با شیب ۴۰ دسی بل بر دهه طراحی کرد. با انتخاب مناسب مقادیر، می توان پاسخ های مختلفی مانند باترورث (Butterworth - حداکثر صافی)، چبیشف (Chebyshev - شیب تندتر با ریپل) و بسل (Bessel - تأخیر فاز خطی) ایجاد کرد.
کاربردها:
⭐ پردازش سیگنال های صوتی: حذف نویز فرکانس بالا.
⭐ فیلترهای ضد آلیاسینگ (Anti-aliasing): قبل از مبدل های آنالوگ به دیجیتال (ADC).
⭐ فیلترهای بازسازی (Reconstruction): بعد از مبدل های دیجیتال به آنالوگ (DAC).
⭐ سیستم های مخابراتی و کنترلی.
