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アクティブフィルター
- フィルタ*は、特定の周波数成分を許可したり、他の一部を拒否したりする電子回路です。 ネットワーク理論のチュートリアルでフィルターに遭遇したかもしれません。 それらは受動的であり、抵抗器、コンデンサー、および（または）インダクターのような受動素子で構成される電気回路またはネットワークです。
この章では、*アクティブフィルター*について詳しく説明します。
アクティブフィルターの種類
アクティブフィルターは電子回路であり、抵抗器やコンデンサーなどの受動素子に加えて、オペアンプなどの能動素子で構成されています。
アクティブフィルターは、主に、許可および/または拒否する周波数帯域に基づいて、次の* 4タイプ*に分類されます-
- アクティブローパスフィルター
- アクティブハイパスフィルター
- アクティブバンドパスフィルター
- アクティブバンドストップフィルター
アクティブローパスフィルター
アクティブフィルターが*低周波*成分のみを許可（通過）し、他のすべての高周波成分を拒否（ブロック）する場合、*アクティブローパスフィルター*と呼ばれます。
アクティブローパスフィルタの*回路図*は、次の図に示されています-
オペアンプの非反転端子に接続されている電気回路網は、*パッシブローパスフィルター*であることがわかっています。 したがって、オペアンプの非反転端子の入力は、パッシブローパスフィルターの出力です。
上記の回路が*非反転アンプ*に似ていることに注意してください。 オペアンプの非反転端子への入力として、パッシブローパスフィルターの出力があります。 したがって、出力を生成します。これは、非反転端子に存在する入力の$ \ left（1+ \ frac \ {R_f} \ {R_1} \ right）$倍です。
出力で*望ましいゲイン*を取得するために、$ R _ \ {f} $および$ R _ \ {1} $の値を適切に選択できます。 $ R _ \ {f} $および$ R _ \ {1} $の抵抗値をゼロオームおよび無限オームと見なす場合、上記の回路は*ユニティゲイン*ローパスフィルター出力を生成します。
アクティブハイパスフィルター
アクティブフィルターが*高周波*成分のみを許可（通過）し、他のすべての低周波成分を拒否（ブロック）する場合、*アクティブハイパスフィルター*と呼ばれます。
アクティブハイパスフィルタの*回路図*は、次の図に示されています-
オペアンプの非反転端子に接続されている電気回路網は、*パッシブハイパスフィルター*であることがわかっています。 したがって、オペアンプの非反転端子の入力は、パッシブハイパスフィルターの出力です。
さて、上記の回路は*非反転アンプ*に似ています。 オペアンプの非反転端子への入力として、パッシブハイパスフィルターの出力があります。 したがって、出力を生成します。これは、非反転端子に存在する入力の$ \ left（1+ \ frac \ {R_f} \ {R_1} \ right）$倍です。
出力で*望ましいゲイン*を得るために、$ R_f $と$ R_1 $の値を適切に選択できます。 $ R _ \ {f} $および$ R _ \ {1} $の抵抗値をゼロオームおよび無限オームと考えると、上記の回路は*ユニティゲイン*ハイパスフィルター出力を生成します。
アクティブバンドパスフィルター
アクティブなフィルターが周波数の1つの帯域のみを許可（通過）する場合、それは active band pass filter と呼ばれます。 一般に、この周波数帯域は低周波数範囲と高周波数範囲の間にあります。 そのため、アクティブバンドパスフィルターは、低周波数成分と高周波数成分の両方を拒否（ブロック）します。
アクティブバンドパスフィルターの*回路図*を次の図に示します
アクティブバンドパスフィルターの回路図には、* 2つの部分*があることに注意してください。最初の部分はアクティブなハイパスフィルターで、2番目の部分はアクティブなローパスフィルターです。
アクティブなハイパスフィルターの出力は、アクティブなローパスフィルターの入力として適用されます。つまり、アクティブなハイパスフィルターとアクティブなローパスフィルターの両方が*カスケード*され、出力を次のように取得します。特定の周波数帯域のみ。
最初の段階にある active high pass filter は、アクティブなバンドパスフィルターの lower cut-off frequency よりも高い周波数を許可します。 そのため、アクティブバンドパスフィルターの望ましい*低域カットオフ周波数*を取得するには、$ R _ \ {B} $および$ C _ \ {B} $の値を適切に選択する必要があります。
同様に、2番目のステージにある active low pass filter は、アクティブバンドパスフィルターの高いカットオフ周波数よりも小さい周波数を許可します。 したがって、アクティブバンドパスフィルターの望ましい*高いカットオフ周波数*を取得するには、$ R _ \ {A} $および$ C _ \ {A} $の値を適切に選択する必要があります。
したがって、上記の図の回路は、アクティブバンドパスフィルター出力を生成します。
アクティブバンドストップフィルター
アクティブフィルターが特定の周波数帯域を拒否（ブロック）する場合、*アクティブバンドストップフィルター*と呼ばれます。 一般に、この周波数帯域は低周波数範囲と高周波数範囲の間にあります。 したがって、アクティブバンドストップフィルターは、低周波数成分と高周波数成分の両方を許可（通過）します。
アクティブなバンドストップフィルターの*ブロック図*は、次の図に示されています-
アクティブバンドストップフィルターのブロック図は、その最初の段階で、アクティブローパスフィルターとアクティブローパスフィルターの2つのブロックで構成されています。 これら2つのブロックの出力は、2番目のステージにあるブロックへの入力として適用されます。 したがって、*加算増幅器*は出力を生成します。これは、アクティブローパスフィルターとアクティブローパスフィルターの出力の和を増幅したものです。
したがって、ローパスフィルターのカットオフ周波数をハイパスフィルターのカットオフ周波数よりも小さく選択すると、上記のブロック図の出力は*アクティブバンドストップの出力*になります。
アクティブバンドストップフィルターの*回路図*は、次の図に示されています-
アクティブローパスフィルター、アクティブハイパスフィルター、加算増幅器の回路図は既に見ました。 ブロックをアクティブバンドストップフィルターのブロックダイアグラム内のそれぞれの回路図に置き換えることにより、アクティブバンドストップフィルターの上記の*回路図*が得られたことを確認します。
