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2025-10-11T08:24:33Z

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Elektronische [[Filter (Elektrotechnik)|Filter]] werden als '''Analogfilter''' bzw. '''analoge Filter''' bezeichnet, wenn sie die [[Signal]]e zeit- und amplitudenkontinuierlich verarbeiten. Sie dienen entweder zur [[Formung]] von Signalen im gewünschten Sinn oder zur Feststellung, [[Frequenzanalyse|welche Frequenzen vertreten sind]] ([[Signalanalyse]]).

Analogfilter bilden den Gegensatz zu [[Digitalfilter]]n. Dieser liegt in der Realisierung: Analoge Filter werden mit passiven elektronischen Bauelementen wie [[Kondensator (Elektrotechnik)|Kondensatoren]], [[Spule (Elektrotechnik)|Spulen]], [[Widerstand (Bauelement)|Widerständen]] oder aktiv mit [[Operationsverstärker]]n aufgebaut.

== Anwendung ==
Analogfilter dämpfen oder verstärken (wie ihre digitalen Gegenstücke) bestimmte [[Signal]]anteile bzw. [[Schwingung]]en in einem Gemisch von [[Frequenz]]en. Beispiel zur Dämpfung ist ein Kerbfilter (Notchfilter), das Signalanteile einer bestimmten Frequenz unterdrückt. Häufige Anwendung ist die Unterdrückung der [[Netzfrequenz|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.

== Typen ==
Wichtige Typen von Analogfiltern sind:
* [[Mechanik|mechanisch]]: Schwinger, [[Schwingungsdämpfer|Dämpfer]] (zum Beispiel Stoßdämpfer), [[Resonator]], Feder mit bestimmter [[Eigenmode|Eigenschwingung]] usw.
* [[Elektrizität|elektrisch]]/elektronisch: Filter, aufgebaut aus [[Induktivität]]en (Spulen), Kapazitäten ([[Kondensator (Elektrotechnik)|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]]
* [[Elektromechanik|elektromechanisch]]: [[Piezoelektrizität|piezoelektrische Filter]] ([[Quarzfilter]], SAW-Filter ([[Akustische-Oberflächenwellen-Filter]])).
Bei elektromechanischen Filtern findet während des Filterns eine Wandlung von elektrischer in mechanische Energie statt oder umgekehrt.

== Topologien ==
Passive analoge Filter können in Form verschiedenartiger [[Topologie (Elektronik)|Topologien]] realisiert werden, wobei insbesondere in der elektrischen Schaltungstechnik die [[Zweitor]]darstellung mit komplexen [[Elektrische Impedanz|Impedanzen]] ''Z'' und komplexen [[Admittanz]]en ''Y'' üblich ist. Durch entsprechende Modellgestaltung kann diese Art der Filterdarstellung auch auf andere Analogfilter, wie beispielsweise für mechanische Systeme, angewendet werden.<ref name="rued1" />

In folgenden Tabellen sind einige gebräuchliche passive analoge Filtertopologien zusammengefasst, wie sie auch im Bereich der Zweitortheorie anzutreffen sind. Die Unterteilung erfolgt in [[Asymmetrische Signalübertragung|erdungsunsymmetrische]] und [[Symmetrische Signalübertragung|erdungssymmetrische]] Formen.

{| class="wikitable" width=100%
! colspan="6" style="background:#cfdbeb" | Erdungsunsymmetrische Formen
|- style="background:#ebf0f7"
|colspan=2 width=33% align="center"|L-Filter
|colspan=2 width=33% align="center"|T-Filter
|colspan=2 width=33% align="center"|Π-Filter
|-
|colspan=2|[[Datei:Image Filter L Half-section.svg|center]]
|colspan=2|[[Datei:Image filter T Section.svg|center]]
|colspan=2|[[Datei:Image filter Pi Section.svg|center]]
|- style="background:#ebf0f7"
|colspan=6 align="center"|Kettenleiter
|-
|colspan=6|[[Datei:Image Filter Ladder Network (Unbalanced).svg|center]]
|}

{| class="wikitable" width=100%
! colspan=6 style="background:#cfdbeb"| Erdungssymmetrische Formen
|- style="background:#ebf0f7"
|colspan=2 align="center"|C-Filter
|colspan=2 align="center"|H-Filter
|colspan=2 align="center"|Box-Filter
|-
|colspan=2|[[Datei:Image Filter C Half-section.svg|center]]
|colspan=2|[[Datei:Image Filter H Section.svg|center]]
|colspan=2|[[Datei:Image Filter Box Section.svg|center]]
|- style="background:#ebf0f7"
|colspan=6 align="center"|Kettenleiter
|-
|colspan=6|[[Datei:Image Filter Ladder Network (Balanced).svg|center]]
|- style="background:#ebf0f7"
|colspan=3 align="center"|X-Filter ([[Latticefilter]], mid-T-Ableitung)
|colspan=3 align="center"|X-Filter (Latticefilter, mid-Π-Ableitung)
|-
|colspan=3|[[Datei:Image filter X Section.svg|center]]
|colspan=3|[[Datei:Image filter X Section (Pi-Derived).svg|center]]
|}

== Vor- und Nachteile ==
Vorteile gegenüber digitalen Filtern
* geringe [[Latenzzeit (Technik)|Latenzzeit]]
* sie stellen zeitkontinuierliche Systeme dar, dadurch erfolgt keine Limitierung durch die [[Abtastrate]] wie bei zeitdiskreten Systemen.
* für rein passive Filter:
** Filtereigenschaften weitgehend unabhängig von Stärke des Eingangssignals
** durch Wahl geeigneter Bauelemente für alle denkbaren Leistungen realisierbar
** keine zusätzlichen Betriebsspannungen für aktive Komponenten nötig

Nachteile
* schlechtere Reproduzierbarkeit der Filtereigenschaften auf Grund der [[Toleranz (Technik)|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 die Anwendung analoger Filter unumgänglich ist, da sie durch Wahl entsprechender Bauelemente entsprechend leistungsstark gebaut werden können. Beispiele sind [[Oberschwingungsfilter]] in Hochspannungsnetzen.

Bei der Umsetzung von zeitkontinuierlichen in zeitdiskrete Signale bzw. vice versa im Rahmen der [[Digitale Signalverarbeitung|digitalen Signalverarbeitung]] kommen zur [[Antialiasing (Signalverarbeitung)|Vermeidung von Aliasing]] grundsätzlich zeitkontinuierliche (analoge) Filter zur Anwendung.

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor = Lutz v.Wangenheim
|Titel = Aktive Filter und Oszillatoren
|Verlag = Springer | Auflage = 2. | Jahr = 2008 | ISBN = 978-3-540-71737-9 }}

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="rued1">{{Literatur |Autor = Rüdiger Ballas, Günther Pfeifer, Roland Werthschützky |Titel = Elektromechanische Systeme der Mikrotechnik und Mechatronik |Verlag = Springer | Auflage = 2. | Jahr = 2009 | ISBN = 978-3-540-89320-2 }}</ref>
</references>

== Weblinks ==
* ''[https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0206172.htm Tiefpass / Passives Tiefpassfilter].'' Elektronik Kompendium. Abgerufen am 16. April 2010.

[[Kategorie:Filter (Elektrotechnik)]]

Analogfilter - Versionsgeschichte

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