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为什么它比有源滤波器更“皮实耐造”?

为什么它比有源滤波器更“皮实耐造”? IPBrain产品课堂
2026-06-08
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导读:在现代电子系统中,滤波器作为信号处理的核心元件,扮演着不可或缺的角色。前面的文章中,平台君和大家一起聊过有源
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感谢阅读产品课堂第80期



在现代电子系统中,滤波器作为信号处理的核心元件,扮演着不可或缺的角色。


前面的文章中,平台君和大家一起聊过有源滤波器。既然有源滤波器优点那么多,为什么某些应用中还要使用无源滤波器?


《为什么说运放是有源滤波器的"大脑"?》





无源VS有源的工作原理


无源滤波器是有由电容(C)、电感(L)和电阻(R)三类元件构成的电路,可以对电路中的信号进行滤波处理。其工作原理是利用电容和电感的特性实现对不同频率的信号进行滤波。


Tips:

电感对直流电呈现低阻抗,对交流电则随频率升高阻抗增大;电容则相反,对直流电呈现高阻抗,对交流电随频率升高阻抗减小。


无源滤波器.png

无源低通滤波器

(图源:IPBrain平台)


有源滤波器则是由电容(C)、电阻(R)和运算放大器(替代电感)构成一个闭环系统。


有源滤波器是加入运算放大器这个有源器件,依赖外部电源支持来实现更复杂的滤波功能。


有源滤波器.png

有源低通滤波器

(图源:IPBrain平台)


运算放大器通过与电阻和电容的组合,可以在电路中实现各种复杂的频率选择功能,如低通、高通、带通和带阻等滤波特性。





无源的独特优势


有源器件使得有源滤波器设计灵活,无源滤波器也因本身结构元件的简单而比有源更加 “皮实耐造”,两种器件对比如下图绿框所示:


有源和无源结构对比

(图源:IPBrain平台)





  • 元件数量少:仅依赖基本元件,减少故障点和复杂性;


  • 无需外部电源:不受电源波动影响,抗干扰能力更强;


  • 被动元件的高稳定性:被动元件在正常工作条件下寿命较长,适合长期稳定运行的场景;


  • 环境适应性突出:在高温、高湿度或振动等恶劣环境下表现更稳定。


总之,因由基本元件构成,设计和制作相对简单,相比有源滤波器成本更低且具有可靠性。





芯片中的无源滤波器


ADRV9009是一款高度集成的射频(RF)捷变收发器,提供双发射器和接收器、集成合成器和数字信号处理功能。


datasheetADRV9009.png

芯片简介

(图源:芯片规格书)


这款IC具备多样化的高性能和低功耗组合,以满足3G、4G和5G宏蜂窝时分双工(TDD)基站应用要求。


平台君在这颗芯片锁相环模块电路中发现了一个低通滤波器,在下图中用红框标注出来。


PLL1.png

锁相环电路

(图源:IPBrain平台)


该滤波器是一个无源RC滤波器,其结构是由电容和电阻构成。


LPF.png

低通滤波器的电路图

(图源:IPBrain平台)





结语


无源滤波器因其结构简单、无需外部电源支持和元件稳定性高等特点,在可靠性方面比有源滤波器更具优势。特别是在工业控制、消费电子等领域,无源滤波器展现出更强的适应性和长期运行能力。




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