¿Cuál es la diferencia entre filtro activo y pasivo?
El filtro activo y el filtro pasivo son tipos de filtros electrónicos que filtran una frecuencia específica o un rango de frecuencias de una señal. Aparte del filtrado de frecuencia, son bastante diferentes en diseño y rendimiento.
Antes de entrar en las diferencias entre filtros activos y pasivos, analicemos primero sus conceptos básicos.
¿Qué es un filtro?
Un filtro es un circuito electrónico que tiene la capacidad de pasar o amplificar un determinado rango de frecuencias y bloquear o atenuar otras frecuencias. Se utilizan para filtrar frecuencias específicas de una señal. Los filtros se utilizan en el procesamiento de señales, como la eliminación del ruido de una señal y la extracción de un mensaje de una señal, etc.
Existen diferentes tipos de filtros como filtros digitales y analógicos, filtros activos y pasivos, lineales y no lineales, filtros de paso bajo, paso alto, paso de banda, etc. Vamos a discutir las diferencias entre los filtros activos y pasivos.
¿Qué es el filtro activo?
El filtro activo es un tipo de filtro que está diseñado utilizando componentes activos como un amplificador operacional y un transistor. Se utilizan en combinación con resistencias y condensadores, pero no con inductores. Estos filtros son capaces de proporcionar una ganancia de potencia. Sin embargo, su diseño es complejo en comparación con los filtros pasivos.
Dado que los filtros activos utilizan componentes activos, requieren una fuente de alimentación externa para funcionar. La señal filtrada no requiere amplificación. Mientras que la ganancia se puede modificar variando un determinado parámetro durante el funcionamiento.
Op-Amp tiene una impedancia de entrada muy alta y una impedancia de salida muy baja. Por lo tanto, el filtro activo no tiene problemas de efecto de carga en su origen y carga. Además, variar la carga no afecta el rendimiento del filtro porque la carga está aislada de la fuente.
El inconveniente de un filtro activo es la necesidad de una fuente externa. El rendimiento del filtro depende del estado de la fuente externa. Los componentes activos utilizados en los filtros activos tienen un ancho de banda limitado. Por tanto, no son adecuados para filtrar señales de alta frecuencia. También son más susceptibles a sufrir daños provocados por grandes corrientes.
Características del filtro activo
- Los filtros activos utilizan componentes activos como amplificador operacional y transistor.
- También incluye componentes pasivos como resistencias y condensadores, pero no inductores.
- Requiere una fuente de alimentación externa para funcionar.
- Tiene una impedancia de entrada muy alta y una impedancia de salida muy baja.
- Se puede conectar fácilmente en cascada para aumentar el orden del filtro sin preocuparse por la pérdida de magnitud.
- Proporciona una alta ganancia de potencia en su salida.
- El cambio en la resistencia de la carga no afecta sus características eléctricas.
- Tiene circuitos complejos.
- Tiene un diseño compacto y tiene un tamaño reducido.
- Es caro en comparación con los filtros pasivos.
- Tiene un rango de frecuencia limitado debido al ancho de banda limitado de los componentes activos. No puede funcionar a alta frecuencia.
- No puede manejar grandes corrientes.
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¿Qué es el filtro pasivo?
El filtro pasivo sólo utiliza componentes pasivos como resistencias, condensadores e inductores, etc. tiene un diseño muy simple y es muy económico. Este filtro no requiere una fuente de alimentación externa para funcionar y es por eso que no proporciona ninguna ganancia de energía. Sin embargo, utilizan un inductor que les permite soportar corrientes elevadas.
Los componentes pasivos pueden manejar frecuencias muy altas. Como resultado, los filtros pasivos se utilizan para aplicaciones de alta frecuencia. pero no son adecuados para aplicaciones de muy baja frecuencia. Se debe aumentar el valor de la inductancia, lo que requiere un inductor más voluminoso que también aumenta el tamaño y el costo del filtro.
La resistencia de carga está directamente conectada y afecta la resistencia general del filtro. Por lo tanto, cualquier cambio en la resistencia de carga afecta las características eléctricas del filtro. Tiene impedancia de entrada y salida limitada, su rendimiento se ve afectado por el efecto de carga.
Dado que los componentes pasivos consumen energía de la señal de entrada, el filtro pasivo no proporciona ganancia de potencia y la señal de salida tiene una magnitud menor que la de entrada. Requiere amplificación post-filtración.
Características del filtro pasivo
- El filtro pasivo utiliza únicamente componentes pasivos como resistencia, condensador e inductor.
- No requiere una fuente de alimentación externa.
- No proporciona ninguna ganancia de potencia.
- El cambio en la resistencia de carga afecta las características del filtro pasivo.
- No tiene limitación de frecuencia y se utiliza principalmente para aplicaciones de alta frecuencia debido al uso de inductor.
- Para aplicaciones de baja frecuencia, se requiere un inductor grande que aumenta el tamaño y el costo del filtro pasivo.
- Tiene un diseño sencillo y fácil.
- Es más barato que un filtro activo.
- Tiene un tamaño mayor y es pesado debido a los inductores más voluminosos.
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Diferencias clave entre filtro activo y pasivo
| Filtro activo | Filtro pasivo |
| El filtro activo utiliza componentes activos como el amplificador operacional y el transistor. | El filtro pasivo utiliza componentes pasivos como resistencia, condensador e inductor. |
| Requiere fuente de alimentación externa para funcionar. | No requiere una fuente de alimentación externa. |
| Proporciona una alta ganancia de potencia. | No proporciona ganancia de potencia. |
| Tiene una impedancia de entrada muy alta. | Tiene una impedancia de entrada media. |
| Tiene una baja impedancia de salida. | Tiene una impedancia de salida media. |
| Sus características no cambian con el cambio de carga. | Sus características eléctricas varían significativamente con los cambios de carga. |
| Incluye componentes activos y pasivos excepto el inductor. | Sólo está hecho de componentes pasivos. |
| Tiene limitación de frecuencia debido al ancho de banda limitado del amplificador operacional. | No tiene limitaciones de frecuencia. |
| No tiene problemas de resonancia | Se ven afectados por la resonancia. |
| Tiene un factor Q alto. | Tiene un factor Q bajo. |
| Son caros | Son relativamente más baratos |
| No puede manejar grandes corrientes. | Es estable y puede soportar grandes corrientes. |
| Tiene un diseño complejo. | Tiene un diseño sencillo |
| Son compactos y tienen un tamaño pequeño. | Debido al uso de inductores son más voluminosos y pesados. |
Comparación entre filtros activos y pasivos
Fuente de alimentación
- El filtro activo requiere una fuente de alimentación externa para funcionar.
- El filtro pasivo no requiere una fuente de alimentación externa para funcionar.
Ganar
- El filtro activo proporciona una alta ganancia de potencia y amplifica la señal de salida.
- El filtro pasivo no proporciona ninguna ganancia de potencia. De hecho, la señal de salida tiene una magnitud menor que su señal de entrada.
Diseño
- El filtro activo tiene un diseño complejo.
- El filtro pasivo tiene un diseño simple.
Efecto de carga
- El filtro activo no tiene problemas de efecto de carga porque tiene una salida baja y una impedancia de entrada alta.
- El filtro pasivo tiene un problema de efecto de carga.
Banda ancha
- Los filtros activos tienen limitaciones de frecuencia y no pueden filtrar señales de alta frecuencia debido al ancho de banda limitado de los componentes activos.
- El filtro pasivo no tiene limitaciones de frecuencia.
Tamaño
- Los filtros activos son compactos y tienen un tamaño y peso reducidos.
- Los filtros pasivos son más voluminosos debido al tamaño del inductor y pesados, especialmente a baja frecuencia que requiere inductores grandes.
Costo
- Los filtros activos son caros y costosos debido a los componentes activos y al requisito de una fuente de energía.
- Los filtros pasivos están hechos de componentes pasivos baratos.
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