In het kort:
Aktieve filters worden toegepast in het geval van multi-amping, dus waarbij iedere luidspreker (bas, midden, tweeter) z'n eigen eindversterker heeft. De filter-circuits zitten dan vóór die eindversterkers. Zulke filters kunnen passief zijn (alleen weerstanden en condensatoren) of actief, in dat geval maken versterkende elementen (bijv. OpAmps) deel uit van het filter. Met actieve filters heb je in het algemeen de filter-eigenschappen wat beter in de hand.
Ook het bekende Baxandall klankregelcircuit is een actief filter.
In equalizers (die kastjes met zoveel schuifpotmeters) worden meestal gyrators gebruikt.
Verwante onderwerpen:
Mult-Amping Luidspreker wisselfilters
De meest gebruikte filter circuits zijn de Sallen-Key en de Multiple Feedback schakelingen.
[schema's volgen]
Je kunt hier een programma downloaden waarmee je deze filters kunt berekenen. (FilterPro, van Texas Instruments, zip-file, 5Meg vzv. ik weet alleen M$Windows)
Met beide topologieën kun je exact dezelfde filterkarakteristieken maken. Voor audio is er echter een subtiel verschil, vooral als je OpAmps wilt gebruiken als actieve elementen.
Bij de Sallen-Key topologie wordt de OpAmp in de niet inverterende modus gebruikt (non-inverting) en dan zijn zowel de plus- als de min- ingang van de OpAmp signaalvoerend. Helaas hebben OpAmps, ook die prachtige OPA134 met z'n extreem lage vervorming, een ingangscapaciteit die spanningsafhankelijk is. Het gaat maar om heel weinig, maar in een wat hoog-Ohmig circuit kan het de vervorming doen toenemen. Bij de MFB topologie wordt de OpAmp in de inverterende modus gebruikt en ligt de plus- ingang aan GND. Derhalve zal ook de minus- ingang zeer weinig signaalspanning voeren (alleen het fout-signaal) en is deze bron van vervorming afwezig.
Bij het High-pass filter in de MFB topologie ontstaat er voor zeer hoge (MHz) frequenties een kortsluiting tussen de uitgangen van de twee OpAmps. (zie de default 3e orde MFB schakeling in FilterPro.) Dat is ongewenst, kan tot HF oscillaties leiden, dus zet een weerstandje van een paar honderd Ohm in serie met de tweede C1.
De Gyrator is een element dat een beetje op de transformator lijkt, maar er is een belangrijk verschil: Bij de transformator zijn de ingangs- en uitgangsspanningen evenredig aan de wikkelverhouding, en de ingangs- en uitgangs stromen omgekeerd evenredig aan de wikkelverhouding.
Bij de gyrator is de ingangsstroom evenredig met de uitgangsspanning, en de ingangsspanning evenredig met de uitgangsstroom. Oftewel, de gyrator verwisselt stroom en spanning. De grootste leut ervan is dat als je aan de uitgang een condensator aansluit, dan "zie" je aan de ingang een zelfinductie.
In de audiotechniek gebruiken we niet graag (grote) zelfinducties, omdat ze groot van afmetingen zijn, zwaar, -met ijzerkernen, gaat vervormen, ze kunnen brom oppikken, etc. Met een gyrator kun je een -zelfs grote- zelfinductie realiseren met een slechts een paar componentjes die hooguit kwartjes kosten.
Deze schakeling gedraagt zich als een serieschakeling van een zelfinductie met L = R1 * R2 * C1 en een serieweerstand Rs = R1.
Als je nog een C parallel schakelt ontstaat er een parallel resonantie kring, dus met een hoge impedantie bij resonantie. Met de C in serie krijg je een serieresonator met de kleinste impedantie bij resonantie.
Je ziet deze schakeling vaak in Graphic Equalizers, maar dan is de opamp vaak vervangen door een emittervolger.
.