无源滤波器的分类及技术含量(无源滤波器和有源滤波器的滤波性能有何区别)

滤波电路，顾名思义，是滤除、抑制输入信号里特定波段频率信号的电路，主无源要用于电源滤波、信号旁路、信号滤波等应用，有低通滤波、高通滤及波、带通滤波、带阻滤波之分，这主要是针对滤波频率来划分的，是最常见最普通的应用电路，然而这么一个普通的滤波电路里面可大有学问，今天我们不聊别的，就重点聊一聊模拟电路（不聊数字滤波技术）里的无源滤波和有源滤波的区别及性能特点，为什么已经有无源滤波了，技术前辈们却还要发明有源滤波电路？多此一举吗？有必要吗？希望看完本含量文后，解开大伙心中的疑团，在以后的电路设计里让您思有何路更清晰。

如何定义无源滤波和有源滤波电路？

无源滤波、有源滤波的定义各书本、网上都有很多，定义的很详细感觉都比较复杂，在这里，对其简单的定义个人理解是：把滤波电路这块单独摘出来分析，需要单独供电的滤波电路称为有源滤波，不需要单独供电的滤波电路称为无源滤波，我们常说的RC低通、RC高通、LC滤波等都是默认指无源滤波，一般有源滤有源波是在无源滤波的基础上增加有源器件来构成的，如运放等器件。这里稍微提下一阶滤波、二阶滤波、n阶滤波，有的源滤波和无源滤波都有滤波阶数（分析的滤波电路里滤波的总次数被称为滤波阶数），阶数越多，滤波效果越好，即滤波曲线越陡（见图1：波特图），当然并不是说滤波阶数越多越好性能，因区别为阶数越多，输出信号的相移也会变大（见图2：相移图），容易引起电路正反分类馈自激，让电路不稳定，另外输入输出动态阻抗等电路参数也会变化加大，不确定因素增加，需综合考虑权衡设计。

图1：波特图

图2：相移图

有源滤波和和无源滤波性能特点

无源滤波是根据电感、电容、电阻固有的滤波阻抗特性，对输入信号里某一特定频率的谐波呈低阻抗，对其它波段频率呈现高阻抗，为负载谐波电流提供较低的阻抗通道，与有何输入信号形成分流和关系，使大部分该频率的谐波电流流入滤波器而不流出给后级电路，从而对其它波段频率信号实现滤波、抑制的效果，正因为是靠通过自身阻抗变化来实现有源滤波效果，所以无源滤波对输入有用信号也有较大的衰减，电路功耗会增加，电路延迟（即相移）也会偏大。无源滤波器的主要优点就是其通带可以很容易设置的很宽，而且选择不同类型的滤波器可以设置在通带内的起伏，另一个就是及成本低区别廉，无源滤波电路的通带变化还会受到输入电阻和输出电阻的影响，也就是输入端信号源的内阻会对滤波器网络有影响，其次负载的变化也对滤波网络有影响，故在电路总系统设计里不能很好的与前后级电滤波路匹配，需要综合权衡评估设计。

有源滤波器由于引入了运放器件，其滤波器高输入阻抗、虚技术短、虚断分类等特性，保证了其功耗相对而言会小很多，滤波性能也好很多，而且在通带内不会有衰减，输入输出阻抗相对好控制，方便前后级电路对接设计，通过设定滤波器的Q值，还可以改变放大倍数。由于有源滤波引入了运放器件，故有效信号带宽做不了太高，受性能到电路所选择的运放限无源制，一旦超过运放频率特性范围，电路就很容易自激振荡，输出的噪声很大。还有一个问题就是成本的问题，一般低频信号滤波可以用普通运放来做，但是信号的频率一旦增大，尤其是信号达到MHz级别，这个滤波器时候普通的运放就很难达到要求，需要选择高速运放，但是高速运放的价格很贵，除此之外，有源滤的波设含量计还和电路结构，以及电容和地线之间的干扰技术有关系，设计、调试难度也比较大。有源滤波电路用的好，它是把利剑，可有效阻止噪声信号；用不好它可能本身就是个干扰源，不仅不能有效滤波输入进来的信号，还会加大干扰，让输出信号更“糟糕”。