Techniklexikon

aktive Filter

Filter, bei denen neben den passiven Bauteilen mit Operationsverstärkern die Übertragungsfunktion realisiert wird. Hierzu gibt es zwei unterschiedliche Möglichkeiten: a) Man kann die RLC-Bauteile durch Operationsverstärkerschaltungen simulieren. Das ist besonders für die Induktivitäten interessant, da diese vor allem bei tiefen Frequenzen sehr unhandliche Grössen annehmen. Geerdete Induktivitäten lassen sich mit einem Gyrator aus einer Kapazität gewinnen. Erdfreie Induktivitäten können mit Hilfe einer Admittanztransformation in Widerstände umgewandelt werden. Dabei wird aus einer Kapazität ein FDNC, der durch zwei Operationsverstärker realisiert werden kann. b) Bei dem zweiten Verfahren bestimmt die Operationsverstärkerschaltung zusammen mit Widerständen und Kondensatoren direkt die Filtereigenschaften. So stellt z.B. ein RC-Tiefpass mit einem nachgeschalteten nichtinvertierenden Verstärker einen aktiven Tiefpass 1. Ordnung dar. Ein aktiver Tiefpass 2. Ordnung entsteht aus einem einzigen Operationsverstärker, bei dem über ein RC-Netzwerk eine Mitkopplung besteht. Eine solche Schaltung erfordert jedoch sehr enge Grenzen für die Bauteilewerte, damit die Übertragungseigenschaften eingehalten werden. Aktive Filter höherer Ordnung werden durch Kaskadierung von Filtern 1. und 2. Ordnung aufgebaut.

Für ein möglichst optimales Signal-Rausch-Verhältnis, wird in der Praxis meist die symmetrische und glockenförmige Gauss-Form angestrebt. Dies gilt insbesondere wenn eine gute Energieauflösung erzielt werden soll. Erreichen kann man dies durch eine hinreichend grosse Anzahl (beste Näherungsbahn bei n  ¥ ) von hintereinandergeschalteten Tiefpässen als Filter. Der wesentliche Vorteil dieser Technik gegenüber der konventionellen hintereinanderschaltung passiver RC-Integratoren ist, dass die Verstärkung unabhängig von den Zeitkonstanten eingestellt werden kann. Mit aktiven Filtern können auch leicht andere Durchlasskurven als die des Gauss-Filters realisiert werden. Komplexe Filter werden heute auch immer öfter mit Signalprozessoren als digitaler Filter realisiert.