アクティブフィルターは、オペアンプ、トランジスター、真空管などの制御されたソースまたはアクティブな要素を持つフィルターです。電子回路を介して、フィルターは、設計に従って入力信号を変更し、出力信号を提供する伝達関数のモデリングを実行できます。
電子フィルターの構成は通常選択的であり、選択基準は入力信号の周波数です。上記により、回路のタイプ（直列または並列）に応じて、フィルターは特定の信号の通過を許可し、残りの通過をブロックします。
このように、出力信号は、フィルターを構成する回路の設計パラメーターに従って調整されることで特徴付けられます。
特徴
-アクティブフィルターはアナログフィルターです。つまり、周波数成分の関数としてアナログ信号（入力）を変更します。
-アクティブなコンポーネント（オペアンプ、真空管、トランジスタなど）の存在により、このタイプのフィルターは、入力信号に対してセクションまたは出力信号全体を増やします。
これは、オペアンプ（OPAMS）を使用した電力増幅によるものです。これにより、インダクタを使用しなくても、共振と高品質係数を簡単に取得できます。Qファクターとも呼ばれるQファクターは、共鳴の鋭敏さと効率の尺度です。
-アクティブフィルターは、アクティブコンポーネントとパッシブコンポーネントを組み合わせることができます。後者は、抵抗器、コンデンサー、インダクターなどの回路の基本コンポーネントです。
-アクティブフィルターはカスケード接続を可能にし、信号を増幅し、必要に応じて2つ以上の回路間の統合を可能にするように構成されています。
-回路にオペアンプがある場合、回路の出力電圧はこれらの要素の飽和電圧によって制限されます。
-回路のタイプ、およびアクティブ要素とパッシブ要素の定格に応じて、アクティブフィルターは、高い入力インピーダンスと小さな出力インピーダンスを提供するように設計できます。
-アクティブフィルターの製造は、他のタイプのアセンブリと比較して経済的です。
-アクティブフィルターを動作させるには、対称型の電源が必要です。
一次フィルター
1次フィルターは、周波数が2倍になるたびに、6 dBの倍数で、除去の程度より高いまたは低い信号を減衰するために使用されます。このタイプのセットアップは通常、次の伝達関数で表されます。
式の分子と分母を分解すると、次のようになります。
-N（jω）は次数≤1の多項式です
-tはフィルターの角周波数の逆数です
-W cはフィルターの角周波数であり、次の方程式で与えられます。
この式で、f cはフィルターのカットオフ周波数です。
カットオフ周波数は、信号の減衰が引き起こされるフィルターの限界周波数です。フィルター構成（ローパス、ハイパス、バンドパス、またはバンド除去）に応じて、フィルター設計の効果はカットオフ周波数から正確に表されます。
1次フィルターの特定のケースでは、これらはローパスまたはハイパスにしかなりません。
ローパスフィルター
このタイプのフィルターは、より低い周波数を通過させ、カットオフ周波数より上の周波数を減衰または抑制します。
ローパスフィルターの伝達関数は次のとおりです。
この伝達関数の振幅および位相応答は次のとおりです。
アクティブローパスフィルターは、オペアンプおよび並列コンデンサーと抵抗の構成とともに、入力抵抗と接地抵抗を使用して設計機能を実行できます。以下は、アクティブローパスインバーター回路の例です。
この回路の伝達関数のパラメータは次のとおりです。
ハイパスフィルター
ハイパスフィルターは、ローパスフィルターとは逆の効果があります。つまり、このタイプのフィルターは低周波数を減衰させ、高周波数を通過させます。
回路構成によっては、アクティブハイパスフィルターがその目的のために特別に配置されたオペアンプを備えている場合でも、信号を増幅できます。1次アクティブハイパスフィルターの伝達関数は次のとおりです。
システムの振幅および位相応答は次のとおりです。
アクティブハイパスフィルターは、回路の入力に直列に接続された抵抗器とコンデンサー、および接地への放電経路にある抵抗器を使用して、フィードバックインピーダンスとして機能します。以下は、アクティブハイパスインバーター回路の例です。
この回路の伝達関数のパラメータは次のとおりです。
2次フィルター
2次フィルターは通常、1次フィルター接続を直列に接続することで取得され、周波数を選択的に調整できるより複雑なアセンブリが得られます。
2次フィルターの伝達関数の一般式は次のとおりです。
式の分子と分母を分解すると、次のようになります。
-N（jω）は次数≤2の多項式です。
-W oはフィルターの角周波数であり、次の方程式で与えられます。
この式で、f oはフィルターの固有周波数です。RLC回路（抵抗、インダクタ、コンデンサが直列に接続されている）の場合、フィルタの特性周波数はフィルタの共振周波数と一致します。
次に、共振周波数は、システムがその最大振動度に到達する周波数です。
-ζは減衰係数です。この要素は、入力信号を減衰させるシステムの能力を定義します。
次に、減衰係数から、フィルターの品質係数は次の式で取得されます。
回路インピーダンスの設計に応じて、2次アクティブフィルターは、ローパスフィルター、ハイパスフィルター、バンドパスフィルターのいずれかになります。
用途
非線形負荷の接続によるネットワークの妨害を減らすために、電気ネットワークでアクティブフィルターが使用されます。
これらの外乱は、アクティブフィルターとパッシブフィルターを組み合わせ、アセンブリ全体で入力インピーダンスとRC設定を変化させることにより、浸透させることができます。
電力電気ネットワークでは、アクティブフィルターは、アクティブフィルターと発電ノードの間のネットワークを循環する電流の高調波を低減するために使用されます。
同様に、アクティブフィルターは、ニュートラルを循環するリターン電流と、この電流フローおよびシステム電圧に関連する高調波のバランスをとるのに役立ちます。
さらに、アクティブフィルターは、相互接続された電気システムの力率を補正する上で優れた役割を果たします。
参考文献
- アクティブフィルター（sf）。タチラ国立実験大学。タチラ州、ベネズエラ。回収元：unet.edu.ve
- Lamich、M.（2001）。アクティブフィルター：概要とアプリケーション。カタルーニャ州立大学、スペイン。回収元：crit.upc.edu
- 宮良文明（2004）。アクティブフィルター。ロサリオ国立大学。アルゼンチン。回収元：fceia.unr.edu.ar
- ギメネス、M（sf）。回路理論II。サイモンボリバー大学。ベネズエラのミランダ州。リカバリー元：labc.usb.ve
- ウィキペディア、無料百科事典（2017）。アクティブフィルター。回復元：es.wikipedia.org
- ウィキペディア、無料百科事典（2017）。電子フィルター。回復元：es.wikipedia.org