Filtro activo frente a filtro pasivo
Los filtros son una clase de circuitos electrónicos utilizados en el procesamiento de señales, para permitir o bloquear un rango de señal deseado o una señal. Los filtros se pueden clasificar en muchos niveles en función de las propiedades, como activo-pasivo, analógico-digital, lineal-no lineal, tiempo discreto-tiempo continuo, invariante en el tiempo-variante en el tiempo y respuesta de impulso infinito-respuesta de impulso finito.
Los filtros activos y pasivos se diferencian por la pasividad de los componentes utilizados en el circuito de filtrado. Si un componente consume energía o es incapaz de ganar energía, se lo conoce como componente pasivo. Los componentes que no son pasivos se conocen como componentes activos.
Más información sobre filtros pasivos
Las resistencias, los capacitores y los inductores consumen energía cuando pasa una corriente a través de ellos y no pueden ganar energía; por lo tanto, cualquier filtro RLC es un filtro pasivo, especialmente con los inductores incluidos. Otra característica importante de los filtros pasivos es que los filtros no necesitan una fuente de alimentación externa para su funcionamiento. La impedancia de entrada es baja y la impedancia de salida es alta, lo que permite la autorregulación de los voltajes que impulsan las cargas.
Por lo general, en los filtros pasivos, la resistencia de carga no está aislada del resto de la red; por lo tanto, el cambio en la carga puede afectar las características del circuito y el proceso de filtrado. Sin embargo, no existen restricciones de ancho de banda para los filtros pasivos, lo que permite un funcionamiento satisfactorio a frecuencias muy altas. En los filtros de baja frecuencia, el inductor utilizado en el circuito tiende a ser más grande, lo que hace que el circuito sea más voluminoso. Si se requiere mayor calidad y tamaño más pequeño, el costo aumenta significativamente. Los filtros pasivos también crean una pequeña cantidad de ruido debido al ruido térmico en los elementos. No obstante, con un diseño adecuado, esta amplitud de ruido se puede minimizar.
Dado que no hay ganancia de señal, la amplificación de la señal debe realizarse en una etapa posterior. A veces, se pueden necesitar amplificadores de búfer para compensar las diferencias en el circuito de salida..
Más información sobre los filtros activos
Los filtros con componentes como amplificadores operacionales, transistores u otros elementos activos se conocen como filtros activos. Usan condensadores y resistencias, pero no se usan inductores. Los filtros activos requieren una fuente de alimentación externa para funcionar debido a los elementos activos que consumen energía en el diseño.
Dado que no se utilizan inductores, el circuito es más compacto y menos pesado. Su impedancia de entrada es alta y la impedancia de salida es baja, lo que permite conducir cargas de baja impedancia en la salida. Generalmente, la carga está aislada del circuito interno; por lo tanto, la variación de la carga no afecta las características del filtro.
La señal de salida tiene una ganancia de potencia y se pueden ajustar parámetros como la banda de paso de ganancia y la frecuencia de corte. Varios inconvenientes son inherentes a los filtros activos. Los cambios en la fuente de alimentación pueden causar cambios en la magnitud de la señal de salida y los rangos de alta frecuencia están limitados por las propiedades del elemento activo. Además, los bucles de retroalimentación utilizados para regular los componentes activos pueden contribuir a la oscilación y el ruido.
¿Cuál es la diferencia entre los filtros activos y pasivos?
• Los filtros pasivos consumen la energía de la señal, pero no hay ganancia de potencia disponible; mientras que los filtros activos tienen una ganancia de potencia.
• Los filtros activos requieren una fuente de alimentación externa, mientras que los filtros pasivos funcionan solo en la entrada de señal.
• Solo los filtros pasivos utilizan inductores.
• Solo los filtros activos utilizan elementos como amplificadores operacionales y transistores, que son elementos activos.
• En teoría, los filtros pasivos no tienen limitaciones de frecuencia, mientras que los filtros activos tienen limitaciones debido a los elementos activos.
• Los filtros pasivos tienen una mejor estabilidad y pueden soportar grandes corrientes.
• Los filtros pasivos son relativamente más baratos que los filtros activos.
