主动电路
被动电路与主动电路
如上所述被动电路无法制作完全积分电路与完全微分电路,必需改用主动电路,然而完全微分电路并不实用,即使是主动电路仍旧必需使用不完全微分电路。
图13是典型的完全积分与完全微分电路;图14两电路的特性;图15是典型的不完全积分与不完全微分电路。

理论上具备某种范围特性的滤波器,可以制作被动电路或是主动电路,反过来说如果不是主动滤波器,就无法制作具备某些特性的电路,尤其是特性非常独特、优秀的滤波器通常都是主动方式。
如果主动或是被动都可以获得相同特性的场合,当然是被动方式制作成本比较低,不过以噪讯对策的立场而言,某些情况反而是采用主动方式反而比较适当(图16)。即使是被动式滤波器,只要在滤波器下游插入缓冲器或是非反相增幅器,它的耐噪讯特性几乎与主动式滤波器相同。
如上所述不完全微分电路除了具备与被动式滤波器相同特性之外,它还能够制作具备其它特性的电路(图17)。类似这样同时拥有低频时的完全特性,以及高频时不完全特性,一般电路很少使用,在自动控制器领域这种特性称为PI动作。
完全微分电路
不完全微分电路取代完全微分电路时,它与不完全积分电路取代完全积分电路一样,使用上完全没有问题。
换言之在图3(a)的频域范围内,即使是不完全积分电路,它的特性与完全积分电路相同,不过某些情况建议读者最好改用不完全积分电路。
主动式的完全积分电路只要输入不是0,它会持续将该值积分造成输出饱和,某些应用增幅器一旦产生饱和,回复到正常动作必需花费相当长的时候,此时若使用不完全积分电路,某些情况可以避开饱和问题(图18)。
必需注意的是即使使用不完全积分电路,随着条件的不同同样会发生饱和现象,此时必需仔细计算不会发生饱和现象的条件。
噪讯对策用滤波器
利用滤波器消除噪讯时,主动式滤波器有某些限制,因此必需根据信号的频率范围,选择接近满足理想特性的电子组件。
不过实际上噪讯的频率比信号的频率高,即使选择对噪讯频率有效的电阻器或是电容器,如果应用增幅器无法覆盖噪讯频率,主动式滤波器对高频的噪讯频率可能无法发挥应有的功能,亦即丧失噪讯对策应有的效果。
此时若选择可以覆盖噪讯频率的应用增幅器,藉此满足信号要求的特定特性,同时还希望能够在噪讯频率范围内动作,通常这种要求非常不易达成,即使达成它的成本代价非常高,比较实用方法是合并使用被动式滤波器,图19是典型合并使用被动式滤波器的电路。

高次滤波器
噪讯对策用滤波器大多不要求敏锐特性,不过模拟/数字转换时使用的噪讯滤波器却要求敏锐特性,此时必需使用主动式滤波器或是高次滤波器。
所谓高次滤波器是2次以上滤波器的概称,滤波的次数越高越能实现敏锐的特性(图20)。
如图20所示频率1dec(10倍)产生-20dB变化,特性与次数呈比例变成非常敏锐的特性。
2次滤波器是高次滤波器的基本型,2次以上的滤波器大多是由2次与1次滤波器组合构成(图21)。
图22是2次低通滤波器的电路范例。1次滤波器利用一个电阻器与电容器构成,2次滤波器则使用二个电阻器或与电容器。
此处假设n次滤波器是由n组电阻器与电容器构成,2次滤波器的消除频率
可用下式表示:
Q(Quality Factor)可用下式表示:
1次滤波器的波形呈一定状,相较之下2次滤波器的波形却不断改变,主要原因是波形取决于Q值,图23是Q与频率特性的关系。
如图所示消除频率
时,低频的通过领域与高频的阻碍领域,它的特性并未受到Q值的影响,不过阻碍领域附近的特性却受到Q值的影响,尤其是Q值很小时消除特性比较迟缓,相较之下QA值很大时增益会出现峰值,该特性称为共振现象,在低通滤波器非常忌讳这种共振现象。
时称为临界制动(Critical damping),增益不会出现峰值的条件下,临界制动成为特性敏锐滤波器的指标。虽然被动式滤波器可以作某种程度接近临界制动件,不过此时只能获得非常迟缓的噪讯消除特性。
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