主動與被動濾波器
狀態變數濾波器
狀態變數濾波器是主動濾波器中的瑞士刀:單一電路同時從三個獨立接腳提供低通、高通與帶通輸出,而且它的截止頻率與 Q 幾乎可以獨立調整。它比 Sallen-Key 多用幾顆運放(通常三顆),但作為回報,它穩定、可調,並能給出較簡單拓樸難以達到的高而準確的 Q。
它由一個加法放大器和兩個運放積分器構成一個迴路,正是類比計算機用來解二階微分方程的結構。每個積分器輸出系統的一個狀態:在某節點取得高通響應、下一個給帶通、最後一個給低通,同時並存。中心頻率由積分器的電阻與電容設定(可用雙連電位器調整而不改變 Q),而另一顆獨立電阻單獨設定 Q。再加第四顆運放、把帶通從輸入中相減,你還得到一個陷波(帶阻)輸出,這就是它成為深而可調陷波首選的原因。
狀態變數濾波器是高 Q、精確或可調二階電路的主力,用於圖示與參數等化器、實驗室儀器、音色控制與穩定的陷波濾波器。誠實的取捨是:每個二階電路要用三或四顆運放(更多成本、板面積與功耗),而且和任何主動濾波器一樣仍受運放頻寬與雜訊的限制。但當你需要準確度、又高又穩的 Q、獨立調整、或從一塊電路得到多種響應類型時,這幾顆額外的運放花得很值得。
在參數等化器中,你想對一個可調頻率以可調寬度做增益或衰減。狀態變數電路讓你用一個旋鈕調中心頻率(調整積分器)、另一個旋鈕調 Q(頻寬),兩者互不干擾,這正是 Sallen-Key 無法提供的獨立性。
兩個積分器構成迴路,同時給出低通、高通與帶通,且 Q 與頻率分別設定。
它的強大要付出元件代價:每個二階電路要三到四顆運放。而且和任何主動濾波器一樣,它仍受運放頻寬、雜訊與電源軌的限制,所以不是免費的午餐,只是一頓非常彈性的午餐。
又稱
另見