アクティブフィルターとは?特徴とメリットとデメリットを解説

アクティブフィルタ

アクティブフィルタとは、オペアンプを使ったフィルタ回路です。
パッシブフィルタと違い、フィルタに様々な特性を持たせることができます。

本稿では、アクティブフィルタとパッシブフィルタの違いと、アクティブフィルタの種類について解説していきます。

アクティブフィルタとパッシブフィルタの違い

パッシブフィルタは、受動部品(抵抗・コンデンサ・コイル)を使ったフィルタです。
対してアクティブフィルタは、能動部品(オペアンプ)と受動部品を組み合わせて構成されます。

特性や、その他設計に関する違いを比較してみます。

項目 アクティブフィルタ パッシブフィルタ
電源 必要 不要
設計難易度
出力インピーダンス
増幅 不可
減衰特性
コスト

アクティブフィルタ回路の種類

アクティブフィルタにはどんな種類があるのかを紹介していきます。

1次フィルタ

1次のアクティブフィルタとして代表的なのが積分回路と微分回路です。

積分回路はこのような回路で、ローパスフィルタとして働きます。

積分回路

オペアンプを使った積分回路の原理と動作波形、用途について解説

微分回路はこのような回路で、ハイパスフィルタとして働きます。

微分回路

オペアンプを使った微分回路の動作原理をシミュレーション波形を用いて解説

サレンキー型フィルタ

VCVS型(電圧制御電圧源型)アクティブフィルタで、高次のフィルタを構成することができます。

例えば、サレンキー型の2次ローパスフィルタはこのような回路です。

サレンキー型2次ローパスフィルタ
サレンキー型ローパスフィルタ周波数特性

サレンキー型アクティブフィルタの伝達関数、原理、設計計算などの詳細については、以下の記事を参照してください。

サレンキー型2次フィルタの特性と設計計算
サレンキー型3次フィルタの特性と設計計算

多重帰還型アクティブフィルタ

複数の帰還経路を持ったアクティブフィルタです。
こちらも高次のフィルタを構成することができます。

例えば、多重帰還型のローパスフィルタはこのような回路です。

多重帰還型のローパスフィルタ回路
周波数特性

多重帰還型アクティブフィルタの伝達関数、原理、設計計算などの詳細については、以下の記事を参照してください。

多重帰還型アクティブフィルタの特性と設計計算

メリットとデメリット

アクティブフィルタのメリットは次の通りです。

  • 高い減衰特性を持たせることができる
  • 高次のフィルタを作ることができる
  • 出力インピーダンスが低い
  • 増幅作用を持たせることができる

デメリットは、

  • 設計計算が難しい
  • 回路規模が大きくなる
  • コストが高くなる
  • 動作電源が必要

といった部分です。

関連記事
ボルテージフォロワとは?オペアンプを使ったバッファ回路

ボルテージフォロワとは、オペアンプを使ったバッファ回路で、インピーダンス変換や回路の分離の用途で使われます。 増幅率が1倍で、入力インピーダンスが大きく、出力インピーダンスが低いという特徴があります。 合わせて学習 オペアンプ回路の基礎と設計計算の方法 INDEXボルテージフォロ…

サレンキー型2次フィルタの特性と設計計算

サレンキー(Sallen-Key)型フィルタとは、VCVS型(電圧制御電圧源型)アクティブフィルタを構成する方法です。 本稿では、サレンキー型の2次ローパスフィルタ、ハイパスフィルタの設計方法や特性について解説していきます。 INDEX2次ローパスフィルタ(LPF)設計計算周波数…

オペアンプを使った微分回路の動作原理をシミュレーション波…

微分回路(微分器)とは、入力波形を時間微分した電圧(傾き)を出力する回路です。 微分回路の用途としてはハイパスフィルタやDC成分除去回路などがあります。 合わせて学習 オペアンプ回路の基礎と設計計算の方法 INDEX微分回路の原理微分回路の計算と波形微分回路の動作を解説微分回路の…

電気回路におけるコイルの動作、役割

電気回路設計を学ぶ上でコイル(インダクタ)の動作は理解が難しいものの1つです。 本稿では、理論的な部分はあまり語らず、回路動作としてコイルがどのような働きをするかという部分に絞ってわかりやすく解説していきます。 INDEXコイルの特徴、特性電流・電圧特性方形波を印加した場合の挙動…

多重帰還型アクティブフィルタの特性と設計計算

本稿では多重帰還型のアクティブフィルタについて解説していきます。 前回までに紹介したサレンキー型アクティブフィルタは非反転増幅回路となっていましたが、多重帰還型では反転増幅回路となります。 サレンキー型2次フィルタの特性と設計計算 サレンキー型3次フィルタの特性と設計計算 IND…