兩者的具體區別有以下幾點:
1、有源濾波器是電子裝置,而無源濾波器是機械的。
2、有源濾波器是在檢測到某壹設定好的諧波次數後消除它,無源濾波器是通過電抗器與電容器的相互配合形成某次諧波通道來吸收諧波。
3、采用無源濾波器是由於電容器的原因,所以同時可提高功率因素。采用有源濾波器只是消除諧波而與功率因素無關。
4、有源濾波器造價是無源濾波器的3倍以上,技術相對不太成熟,且維護成本高;無源濾波器造價相對較低,技術較成熟,安裝後基本上可免維護。
5、有源濾波器多用於小電流,無源濾波器可用於大電流。
由RC元件與運算放大器組成的濾波器稱為RC有源濾波器,其功能是讓壹定頻率範圍內的信號通過,抑制或急劇衰減此頻率範圍以外的信號。可用在信息處理、數據傳輸、抑制幹擾等方面,但因受運算放大器頻帶限制,這類濾波器主要用於低頻範圍。
有源濾波器的設計
壹、實驗目的
1.熟悉ispPAC80可編程模擬器件的結構、功能。
2.掌握可編程模擬器件設計有源濾波器的方法。
3.學會使用PAC-Designer軟件進行有源濾波器的設計。
4.學會有源濾波器的幅頻、相頻特性曲線的測試方法。
二.實驗原理
(壹)設計原理
濾波器是壹種能使有用頻率信號通過而同時抑制(或衰減)無用頻率信號的電子電路或裝置。在工程上,常用它來進行信號處理,數據傳送或抑制幹擾等。以往濾波器主要采用無源元件R、L、和C組成,目前壹般用集成運放、R、C組成,常稱為有源濾波器。
在壹個實際的電子系統中,有時輸入信號往往受幹擾等原因而含有壹些不必要的成分,應當把它衰減到足夠小的程度。而在另壹些場合,有時我們需要的信號和別的信號混在壹起,應當設法把我們需要的信號挑出來。要解決這些問題都需要采用有源濾波器。
用在系統可編程模擬器件實現有源濾波器的設計非常方便。通常用三個運算放大器就可以實現雙二階型函數的電路。而雙二階型函數能實現所有的濾波器函數,如低通、高通、帶通、帶阻。雙二階函數的表達式如3-17-1所示,式中m=1或0,n=1或0。
(二).ispPAC器件設計有源濾波器舉例
ispPAC80是lattice公司繼ispPAC10和ispPAC20後推出的壹種專門用來實現高性能連續時間低通濾波器的模擬可編程器件。該器件內部包含了儀表放大器增益級,內核是壹個五階濾波器,其軟件設計方法與ispPAC10、ispPAC20稍有不同。
每壹片ispPAC80器件可以同時存儲兩組不同參數的五階濾波器配置(cfgA和cfgB),在進行設計前其默認值是空的(cfgA.unknown,cfgB.unknown)。ispPAC80軟件庫中含有八千多種不同類型和參數的五階濾波器庫,設計者可以調用該庫從而方便地完成設計。例如:先設計第壹個配置(cfgA):雙擊cfAunkown所在的矩形框,產生如圖3-17-7所示的五階濾波器庫。
該庫中含有各種不同類型的濾波器,如薩頓斯濾波器(Satons)、巴塞爾濾波器(Bessel)、線性濾波器、高斯濾波器(Gaussian),巴特沃斯濾波器(Butterworth)、橢圓濾波器等,每種類型的濾波器根據其參數值的不同,又分為不同的具體型號,***8244種。設計者只需要具備關於濾波器技術指標等知識,如通帶頻率、止帶頻率、止帶衰減,相位線性度,群延時等。
設計者根據所需要的設計的目標濾波器的各項指標的數據,從數據庫裏挑選出與目標技術指標比較接近(相差不會超過3.0_)的組構方案。比如根據設計設計要求選定壹種濾波器,如第4001種(ID號為4000)的橢圓濾波器,雙擊該ID號,將該種濾波器拷貝進ispPAC80的第壹組配置ConfigurationA中。
雙擊輸入使用運放IA圖形,可以調整輸入增益倍數(1.2.5或10)。同樣,雙擊wakeup=cfgA的梯形圖標,可以設置激活配置cfgA或cfgB。在上述設計輸入完畢後,軟件就可自動完成對濾波器的電路進行連接與參數配置。設計輸入完畢後,按Tool=RunSimulator菜單,可對設計進行仿真,方法與3.16節相同。若仿真結果仍與設計要求有所偏差,則還可以調整3-17-8中濾波器的參數C1、C2、C3、C4、L2、L4和C5(雙擊該處即可進入參數調整狀態)。
無源濾波器,又稱LC濾波器,是利用電感、電容和電阻的組合設計構成的濾波電路,可濾除某壹次或多次諧波,最普通易於采用的無源濾波器結構是將電感與電容串聯,可對主要次諧波(3、5、7)構成低阻抗旁路;單調諧濾波器、雙調諧濾波器、高通濾波器都屬於無源濾波器。