수동필터와 능동필터의 차이점

수동 필터(Passive Filter)

• 이득이 없는 필터
• R, L, C로만 구성
• 장점 : 필터의 작동을 위해서 외부 전원이 필요하지 않음, 입력 임피던스가 낮고 출력 임피던스가 높기 때문에 부하를 구동하는 전압을 자체 조절 가능, 매우 높은 주파수에서 작동 가능, 적절한 디자인으로 노이즈 진폭 최소화 가능
• 단점 : 저항, 커패시터, 인덕터는 모두 전류가 통과할 때 전력을 소비하며 전력 이득이 불가능, 인덕터를 사용하면 회로의 면적이 커지면서 비용 증가, 열 노이즈로 인해 소량의 노이즈 생성

RC Low Pass Filter

• 아래의 그림과 같이 저항과 커패시터만 있으으면 저역 통과 필터 구성
• fc(cut-off 주파수) = 1/(2*pi*R*C)
• 지정된 차단 주파수 지점까지 DC에서 일정한 출력 전압을 가짐

• 2차 Low Pass Filter : 2차 LPF는 1차에 비해 Slope(기울기)가 가파르게 내려간다.
• fc = 1/((R1*C1*R2*C2)^(1/2))

RC High Pass Filter

• LPF와 다르게 커패시터와 저항의 위치가 바껴 구성
• 커패시터의 리액턴스는 저주파에서 매우 높으므로 커패시터는 개방 회로처럼 작동하고 차단 주파수 지점에 도달할 때까지 Vin에서 모든 입력 신호를 차단
• fc(cut-off 주파수) = 1/(2*pi*R*C)

• 2차 High Pass Filter : 2차 HPF는 Slope이 가파르게 올라간다.
• fc = 1/((R1*C1*R2*C2)^(1/2))

 

Active Filter

• 이득이 있는 필터
• OP-AMP를 이용해서 구성
• 저주파(10kHz) 영역에서 많이 사용
• 인덕터를 사용하지 않기 위해서 구성(인덕터는 실제 회로를 구성하고 칩으로 제작이 되어질때 인덕터가 면적을 가장 많이 차지하여 면적과 가격적인 측면에서 사용을 많이 하지 않으려고 하기 때문입니다.)
• 장점 : 높은 전압이득, 높은 입력 임피던스, 낮은 출력 임피던스, 부하가 내부 회로와 절연이 되어있어 부하 변동은 필터의 특성에 영향을 미치지 않음
• 단점 : DC 전압이 필요, OP-AMP의 주파수 응답에 따라 고주파 사용이 제한, 전원 공급 장치의 변경으로 출력 신호 크기가 변경될 수 있음, 능동 컴포넌트를 조정하는 데 사용되는 피드백 루프가 진동 및 노이즈 생성에 기여

 

능동 필터와 수동 필터 차이점 한눈에 보기

• 수동 필터는 신호의 에너지를 소비하지만 전력 게인은 없습니다. 활성 필터에는 전력 이득이 있습니다.
• 능동 필터에는 외부 전원 공급 장치가 필요하지만 수동 필터는 신호 입력에서만 작동합니다.
• 수동 필터 만 인덕터를 사용합니다.
• 활성 필터 만 활성 요소 인 Kike Op 앰프 및 트랜지스터 요소를 사용합니다.
• 이론적으로 수동 필터에는 주파수 제한이 없고 능동 필터에는 활성 요소로 인해 제한이 있습니다.
• 패시브 필터는 안정성이 높고 큰 전류를 견딜 수 있습니다.
• 수동 필터는 활성 필터보다 상대적으로 저렴합니다.