Analoges Filter

Der Begriff Analoger Filter versteht sich als Gegensatz zur zunehmenden Verwendung digitaler Filter.

Analogfilter dämpfen oder verstärken (wie ihre digitalen Gegenstücke) bestimmte Signalanteile bzw. Schwingungen in einem Gemisch von Frequenzen. Beispiel zur Dämpfung ist ein Kerbfilter (Notchfilter), das Signalanteile einer bestimmten Frequenz unterdrückt. Häufige Anwendung ist die Unterdrückung der 50-Hz-Netzfrequenz, wenn diese Signalanteile bei Signalübertragungen stören. Ein Bandsperrfilter dämpft Signale eines ganzen Frequenzbereiches, ein Bandpassfilter lässt Signale eines Frequenzbereiches passieren und verstärkt das Signal, wenn dies entsprechend dimensioniert ist. Ein Tiefpassfilter überträgt (verstärkt) Signale unterhalb einer Grenzfrequenz. Ein Hochpassfilter überträgt (verstärkt) Signale oberhalb einer Grenzfrequenz.

Sie dienen entweder zur Formung von Signalen im gewünschten Sinn oder zur Feststellung, welche Frequenzen vertreten sind (Signalanalyse).

Bei elektromechanischen Filtern findet während des Filterns eine Wandlung von elektrischer in mechanische Energie statt oder umgekehrt.

Wichtige Typen von Analogfiltern sind:

• mechanisch: Schwinger, Dämpfer (z. B. Stoßdämpfer), Resonator, Feder mit bestimmter Eigenschwingung usw.
• elektrisch/elektronisch: Filter, aufgebaut aus Induktivitäten (Spulen), Kapazitäten (Kondensatoren), aktiven Komponenten wie Operationsverstärker, Switched-Capacitor-Filter (SC-Filter: Diese arbeiten nach dem Prinzip geschalteter Kondensatoren, sind aber ebenfalls analoge Filter); Hohlraumresonator Filter, Dielektrische Filter, Netzfilter
• elektromechanisch: piezoelektrische Filter (Quarzfilter, SAW-Filter (Oberflächenwellenfilter)).

Vorteile gegenüber digitalen Filtern

• Geschwindigkeit
• geringerer Fertigungspreis

Nachteile

• schlechtere Reproduzierbarkeit der Filtereigenschaften auf Grund der Toleranzen der verarbeiteten Bauteile
• je nach Anforderung Notwendigkeit eines Abgleichs beziehungsweise einer Kalibrierung.
• weniger flexibel einsetzbar
• Höhere Filterordnungen erfordern einen großen Bauelementebedarf.

Grundsätzlich gibt es zahlreiche Anwendungen, wo auch in Zukunft die Anwendung analoger Filter unumgänglich ist, da sie prinzipiell für jede beliebige Signalstärke (durch Wahl entsprechend belastbarer Bauteile) gebaut werden können. Da bei der Umsetzung von Analogsignalen in Digitalsignale und anders herum analoge Filter notwendig sind, kommt im Allgemeinen auch ein Digitalfilter nicht ohne Analogfilter aus.

Weblinks

• Passives Tiefpassfilter
• Passives Hochpassfilter
• Rauschdämpfung mit Tiefpassfilter
• Das SC-Filter, eine kurze Einführung mit praktischer Anwendung (SC-Filter = Switched-Capacitor-Filter)