有源滤波器和无源滤波器的区别及原理说明

滤波器是一种能使有用信号顺利通过，而同时对无用频率信号进行抑制或衰减的电子装置，工程上常用它来做信号处理、数据传送和抑制干扰等，本文会详细介绍有源滤波器和无源滤波器的区别，首先来看看有源滤波器和无源滤波器的产品介绍。

一、有源滤波器

有源滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，之所以称为有源，顾名思义该装置需要提供电源（用以补偿主电路的谐波），其应用可克服LC无源滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点，传统的只能固定补偿，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功。

有源滤波自身就是谐波源，其依靠电力电子装置，在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等，相位相反的谐波向量，这样可以抵消掉系统谐波，使其成为正弦波形。有源滤波除了滤除谐波外，同时还可以动态补偿无功功率，其优点是反映动作迅速，滤除谐波可达到95%以上，补偿无功细致，缺点为价格高，容量小。

有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PWM的调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制IGBT单相桥。

根据PWM技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉，这是前馈控制部分，再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈控制的误差。

二、无源滤波器

无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路，单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。

无源滤波器由LC等被动元件组成，将其设计为某频率下极低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道，它广泛应用于无线通信、音频处理、图像处理等领域。无源滤波器的工作原理类似于电容电感滤波器，但是它只使用电容、电感和电阻这几种基本被动元件，不需要外部的能量或源，因此被称为无源滤波器。

无源滤波器主要是通过电容、电感和电阻等元器件组成的RC、RL和RCR等滤波器，通过选择不同的电容电感电阻组合和拓扑结构，可以实现许多不同的滤波功能，这些滤波器通常包括低通、高通、带通、带阻和全通等五种基本类型。

以低通滤波器为例，它可以有效地滤除高频信号，只允许低频信号通过，其原理是利用电容器的高阻抗特性和电感的低阻抗特性，从而实现对高频信号的滤波，当外部信号进入电路时，信号会先经过一个电容器，然后经过一个电感，最后到达输出端。

由于电容器对交流信号是高阻抗，电感对交流信号是低阻抗，高频信号被屏蔽在电容器处，只有低频信号可以通过电感进入输出端，实现对高频信号的滤波作用，如果在电容和电感之间加入一个电阻，就变成了低通RLC滤波器。

三、有源滤波器和无源滤波器的区别

有源滤波器和无源滤波器是两种不同的电路形式，在不同的应用场合中被广泛使用，它们的区别在于它们采用的元件不同，因此具有不同的电路性质和性能。

1、元器件不同

无源滤波器一般采用电阻、电感和电容等基本元器件组成，其输入和输出信号仍然是不同频率的电压和电流，而有源滤波器则在电容、电感和电阻等基本元器件的基础上加入了运算放大器等有源元器件，其输出信号变为电压信号，与输入信号有明显的差别。

2、增益不同

无源滤波器的电路中，电容电感等元件的作用是形成一个无衰减的延时线路，衰减只是通过电阻器实现的，因此其放大倍数有限，需要反馈电路（如T电路）才能使放大倍数大于1。而有源滤波器则在电容的基础上加入了运算放大器等有源元器件，其输出信号经过放大后，其增益可以远远大于1，具有更好的放大性能。

3、频率响应不同

无源滤波器的频率响应是不平坦的，因此往往需要通过级联不同阶数的电路来实现滤波，而有源滤波器则具有平坦的频率响应，可以通过调整放大倍数来实现不同的滤波特性。由于运算放大器具有高阻抗输入和低阻抗输出的特点，可以有效地避免由于负载引起的信号衰减，具有更高的通信质量。

4、功耗和体积不同

由于有源滤波器需要加入运算放大器等有源元器件，因此功耗比无源滤波器大得多，同时，由于需要加入运算放大器等元件，有源滤波器的体积也比无源滤波器大得多，但是由于有源滤波器具有更好的放大性能，和更平坦的频率响应，因此在一些高性能的应用场合中得到广泛应用。

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