Aktiver Filter

Im Gegensatz zu passiven Filtern, die ausschließlich aus passiven elektronischen Bauteilen bestehen, aus Widerständen, Kondensatoren und Spulen, haben aktive Filter zusätzlich aktive elektronische Bauelemente: Transistoren oder Operationsverstärker.

Der Vorteil solcher analoger, aktiver Filter ist darin zu sehen, dass als passive Komponenten nur Widerstände und Kondensatoren eingesetzt werden, Induktivitäten werden schaltungstechnisch simuliert. Gerade bei niedrigen Filterfrequenzen müsste die Induktivität von LC-Filtern sehr groß bemessen werden, was einen niedrigen Gütefaktor (Q) zur Folge hätte. Die Resonanzkurve würde eine geringe Flankensteilheit haben und dementsprechend flach verlaufen.

Aktiver Filter in Sallen-Key-Schaltung

Schaltungstechnisch sind aktive Filter Verstärker, die bestimmte Frequenzen stärker, andere weniger stark verstärken. Zur Hervorhebung oder Abschwächung von Frequenzen arbeitet man mit Rückkopplungen, entweder als Mitkopplung oder als Gegenkopplung geschaltet. Darauf basierend gibt es zwei grundsätzliche Schaltungstechniken: die Sallen-Key-Schaltung als nichtinvertierende Mitkopplungsschaltung und die Multiple-Feedback-Schaltung als invertierende Gegenkopplungsschaltung.

Aktiver Filter in Multiple-Feedback-Schaltung

Die Sallen-Key-Schaltung hat einen Operationsverstärker, der mit einem Verstärkungsfaktor von 1 betrieben wird. Die Schaltung kann als Hochpass oder Tiefpass arbeiten, die frequenzbestimmenden Bauelemente sind im Eingangskreis und im Rückkopplungsweg. Das Verhältnis der ohmschen Widerstände und der Kapazitäten bestimmt die Grenzfrequenz des Filters.

Bei der invertierenden Multiple-Feedback-Schaltung wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers an den negativen Verstärkereingang gelegt. Ebenso wie bei der Sallen-Key-Schaltung befinden sich die frequenzbestimmenden Bauelemente in der Eingangsschaltung und im Rückkopplungsweg. Der Verstärkungsfaktor ist beliebig.