有源滤波器Active Filter(信号分离电路) 测量系统从传感器拾取的信号往往包含噪声和许多与被测量无关的信号，并且原始的测量信号经传输、放大、变换、运算及各种其它处理过程，也会混入各种不同形式的噪声，从面影响测量精度。
这些噪声一般随机性很强，很难从时域中直接分离，但限于其产生的机理，其噪声功率是有限的，并按一定规律分布于频率域中某一特定频带中。
滤波器（信号分离电路）：从频域中实现对噪声的抑制，提取所需要的信号，是各种测控系统中必不可少的组成部分。
对滤波器的要求：(1)滤波特性好；(2)级联特性好(输入，输出)；(3)滤波频率便于改变滤波器举例：心电信号的滤波：主要受到50Hz的工频干扰，采用50Hz陷波(带阻)滤波器。
一.滤波器的基本知识⒈按处理信号的形式分类：模拟:连续的模拟信号(又分为：无源和有源)数字：离散的数字信号。
⒉理想滤波器对不同频率的作用：通带内，使信号受到很小的衰减而通过。
阻带内，使信号受到很大的衰减而抑制，无过渡带。
⒊按频谱结构分为5种类型：滤波器对信号不予衰减或以很小衰减让其通过的频段称为通带；对信号的衰减超过某一规定值的频段称为阻带；位于通带和阻带之间的频段称为过渡带。
根据通带和阻带所处范围的不同，滤波器功能可分为以下几种：低通(Low Pass Filter)高通(High Pass Filter)带通(Band Pass Filter)带阻(Band Elimination Filter)全通(All Pass Filter)（理想）各种频率信号都能通过，但不同的频率信号的相位有不同的变化，一种移相器。
图2-2 按频谱结构分类的各种滤波器的衰减（1-幅频）特性几个定义：(1)通带的边界频率：一般来讲指下降—3dB即对应的频率。
(2)阻带的边界频率：由设计时，指定。
(3)中心频率：对于带通或带阻而言，用f0或ω0表示。
(4)通带宽度：用Δf0或Δω0表示。
(5)品质因数：衡量带通或带阻滤波器的选频特性。
定义为：Q=f0/Δf0或ω0/Δω0，Q值越高，选频性能越好。
⒋按电路类型分类：⑴LC无源滤波器:LC滤波器：由电感L及电容C两类集总元件组成谐振电路(串联，并联)。
当频率在几十kHz到几百kHz范围内时，元件的品质因数Q一般为l00～300，最好的可达500～1000。
对于带通滤波器，要求Q(=f0/Δf)＞20，否则滤波器的插入衰减将过大。
所以这种电路特别适合于窄带滤波器。
LC滤波器具有不会产生内部燥声、不需电源、性能稳定和成本低等优点，但是不能集成化，在使用频段低的时候体积大、笨重，损耗也大。
优点：具有良好的频率选择性，且并信号能量损耗小，噪声低，灵敏度高，以前广泛用于通信及电子测量。
缺点：电感元件体积大，低频及超低频频带范围品质因数低（即频率选择性差），不便于集成，不方便级联。
现在不多用了。
⑵RC无源滤波器：由于电感元件有很多不足，人们自然希望实现无感滤波。
由R和C构成的无源网络，其频率选择性较差，一般只能做低性能滤波器，不方便级联。
⑶由特殊元件构成的无源滤波器:机械滤波器压电陶瓷滤波器(带通和带阻)----陶瓷振荡器(选频)晶体滤波器----晶体振荡器(选频)声表面波滤波器其工作原理一般是通过电能与机械能、分子振动的互相转换，并与器件固有频率谐振实现频率选择。
多用于频率选择性能很高的带通、带阻滤波器，其品质因数可达到数千到数万，并且稳定性也很高，具有许多其它种类滤波器无法实现的特性，其品种系列有限，调整不便，仅应用于某些特殊场合。
晶体滤波器和陶瓷滤波器：是以压电石英晶体或压电陶瓷作为基本谐振元件构成的滤波器。
其中石英晶体谐振器的Q值可以达到10,000～150,000，能实现很窄的带通滤波器。
晶体滤波器具有极高的温度稳定性(温度系数约0.5～6×10-8／℃)，可用来实现的频率范围为10kHz～30MHz，若利用高次泛音，最高频率可延至150MHz。
陶瓷滤波器谐振体的Q值只有1,500左右，频率范因为0.05--2MHz，主要优点是体积小、成本低，缺点是随着时间的推移其特性将发生变化。
收音机和电视机等家电中广泛使用。
机械滤波器：一般指的是以恒弹性合金为振子材料，输入和输出备有机电换能装置的滤波器，其应用频率范围约为30kHz～600kHz，Q值可达10,000左右。
声表面波滤波器：声表面波指的是在压电固体材料表面产生和传播的声波。
由于声表面波在压电固体表面上传播速度约比电磁波的传播速度慢105倍，所以利用声表面波制成的器件要比电磁器件小105倍。
此外，声表面波器件具有可抽头、换接、分流、抽样、耦合和控制信号等特性，因而很易完成各种复杂的功能，扩大了应用范围。
声表面被器件是以固体内原子的弹性位移所产生的应力波而进行工作的，所以稳定性好。
⑷RC有源滤波器：(RC+运放，需要供电)RC无源滤波器特性不够理想的根本原因是电阻元件对信号功率的消耗。
如在电路中引入具有能量放大作用的有源器件，如晶体管，运放等，补偿损失的能量，可使RC网络像LC网络一样获得良好的频率选择特性。
有源RC滤波器:这种滤波器由于构成的方法不同，质量上有较大的差异，通常适用于低频段，可以做到体积小、重量轻和便于集成。
多级滤波器可以方便地进行级联。
在有源RC滤波器中，二阶滤波器是滤波器设计中的一个重要的基本环节。
二阶滤波器的构成电路多众多样。
滤波器的Q值和电路结构有关，一般可作到100，较好的可达1000。
其应用频率l00Hz～200kHz范围内能满足中等极点Q值的要求。
必须指出，有源RC滤波器所能达到的频率范围受到运算放大器带宽的限制。
⑸开关电容(有源)滤波器：(开关电容+运放)类似有源RC滤波器，便于集成。
滤波器的阶数可以做的很高，有开关脉冲噪声，是一种很有前途的滤波器。
5.各种滤波器的工作频段和Q值范围从工程设计角度出发，对滤波器的要求是既要满足技术指标，经济上又要合理。
因此，对所承担的工程设计任务要作全面的考虑和分析。
本章提供包括无源LC、晶体、陶瓷、机械和有源RC等各类滤波器适用的频段界限供设计者参考。
图2-3 各种滤波器的工作频段及Q值范围上图直观地给出了各类滤波器的品质因数和频率范围。
根据目前的情况看，有源RC滤波器有下列特点；第一、由图2-1可看出，低频尤其是极低频范围，其它各种滤波形都不适宜，而只有有源RC滤波器可以实现。
在自动控制及测量技术中往往要求滤波器处理0.01Hz以下的模拟信号，这时只有有源RC 滤波器能够胜任。
第二、可以集成化，做到体积小，重量轻。
第三、有滤RC滤波器理论已很成熟，工程上已有一整套方便的设计方法，可以适应各种需要。
第四、有源元件数量增多、品种增加质量提高，已导致有源RC滤波器质量提高和成本的下降。
所以有源RC滤波器的应用必将进一步发展，但是它也存在着下列一些问题：1、供电问题：需要供电电源，消耗能量。
2、引入噪声：由于有源元件本身的特点，在内部噪声，动态范围、高颁响应及处理大信号的能力等方面都受到一定的限制。
3、灵敏度问题：一般高于其它类型的滤波器，即易受元件变化的影响。
三.一阶有源RC滤波器1.一阶RC有源低通滤波电路图2-4(a) 一阶有源低通滤波器2.电路构成图(a)由一级RC无滤低通电路，输出再加上一个电压跟随器，使之与负载很好地隔离开来。
同相比例放大器具有放大作用。
3. 图(b)传递函数：其幅频特性：式中，f0=1/2πRC称为特征频率(Characteristic Frequency)，A0是f=0时的放大器的放大倍数，又称为通带增益，也叫直流放大倍数，A0=1+Rc/Rf。
高频时，电容类似短路，倍数下降。
由于式中分母为S=j ω的一次幂，称为一阶低通滤波器。
4.幅频响应曲线图2-4(b) 一阶有源低通滤波器幅频响应曲线当f=f0(特征频率)时，放大倍数下降-3dB，f0页称为3dB带宽频率，即为—3dB截止频率，也即前面所讲的通带边界频率。
从图中可以看出，一阶的滤波效果不够好，它从通带到阻带的过渡带较长，衰减率只有-20dB/十倍频程。
若要求响应曲线加快衰减，则需要采用二阶、三阶等高阶滤波电路。
对于一阶高通滤波器只要将R和C的位置互换即可。
陈梓城主编《模拟电子技术基础》高等教育出版社2003年12月第1版5.3几种常用的近似方法主要考虑幅频特性(1)最平坦幅度近似：采用巴特沃思多项式。
滤波电路的幅频响应在通带中具有最大平坦度，但从通带到阻带衰减较慢；(2)等纹波幅度近似：采用切比雪夫多项式。
其滤波器在通带内有一定的纹波（等纹波），但从通带到阻带衰减较快；反切比雪夫滤波器。
(3)贝塞尔滤波器：上面两种滤波器是对理想低通滤波器的幅度的近似。
某些情况下，更关心滤波器的相移特性。
着重于相频响应（幅频响应居于次要地位）。
按滤波器的相移与频率基本成正比，即线性相位或固定群时延的条件来设计。
可得失真较小的波形。
(4)椭圆滤波器：参考文献[1].陈梓城主编《模拟电子技术基础》高等教育出版社2003年12月第1版[2].李远文胡筠编著《有源滤波器设计》人民邮电出版社1986年11月第1版。