有源濾波器是一種類型的模擬電路實現一個電子濾波器使用的活性組分，通常是放大器。濾波器設計中包含的放大器可用于改善濾波器的成本、性能和可預測性。

放大器可防止下一級的負載阻抗影響濾波器的特性。有源濾波器可以具有零極點和零點，而無需使用笨重或昂貴的電感器。響應的形狀，Q（品質因數）和調諧頻率通常可以通過廉價的可變電阻器來設置。在某些有源濾波器電路中，可以調整一個參數而不影響其他參數。

使用活動元素有一些限制。基本的濾波器設計方程式忽略了放大器的有限帶寬。可用的有源設備的帶寬有限，因此在高頻下通常不切實際。放大器消耗功率并將噪聲注入系統。如果未提供用于偏置電流到放大器元件的直流路徑，則某些電路拓撲可能不切實際。功率處理能力受放大器級的限制。

有源濾波器電路配置（電子濾波器拓撲）包括：

• Sallen-Key和VCVS濾波器（對組件公差的靈敏度低）
• 狀態變量濾波器和雙二次或雙二次濾波器
• 雙放大器帶通（DABP）
• 維也納缺口
• 多個反饋過濾器
• Fliege?（2個運算放大器的最低組件數，但在頻率和類型上具有良好的可控制性）
• Akerberg Mossberg（提供對增益，頻率和類型的完全獨立控制的拓撲之一）

有源濾波器可以實現與無源濾波器相同的傳遞函數。常見的傳遞函數是：

• 高通濾波器?–衰減低于其截止點的頻率。
• 低通濾波器?–衰減超過其截止點的頻率。
• 帶通濾波器?–高于和低于允許通過的頻率的衰減。
• 帶阻濾波器（陷波濾波器）–衰減某些頻率，同時允許所有其他頻率通過。

可以進行組合，例如陷波和高通（在隆隆聲濾波器中，大多數令人討厭的隆隆聲來自特定頻率）。另一個例子是橢圓濾波器。

要設計過濾器，需要建立的規范包括：

• 所需頻率范圍（通帶）以及頻率響應的形狀。這表明濾波器的種類（見上文）以及中心或轉折頻率。
• 輸入和輸出阻抗要求。這些限制了可用的電路拓撲。例如，大多數（但不是全部）有源濾波器拓撲提供緩沖（低阻抗）輸出。但是，請記住，運算放大器的內部輸出阻抗（如果使用）在高頻下可能會明顯上升，并降低預期衰減。請注意，某些高通濾波器拓撲會導致輸入幾乎與高頻短路。
• 活動元素的動態范圍。放大器不應在預期的輸入信號下飽和（進入電源軌），也不能在低噪聲下工作。
• 不想要的信號應被拒絕的程度。
  • 對于窄帶帶通濾波器，Q決定-3 dB帶寬，但也決定了遠離中心頻率的頻率的抑制程度。如果這兩個要求沖突，則可能需要交錯調諧帶通濾波器。
  • 對于陷波濾波器，必須拒絕陷波頻率上的無用信號的程度決定了分量的精度，但不是由Q決定的精度，Q取決于陷波的所需陡度，即衰減之前陷波周圍的帶寬很小。
  • 對于高通和低通（以及遠離中心頻率的帶通濾波器），所需的抑制比可以確定所需的衰減斜率，從而確定濾波器的“階數”。二階全極點濾波器的最終斜率約為每倍頻程12 dB（40 dB /十倍頻程），但接近轉折頻率的斜率要小得多，有時需要在濾波器上加一個陷波。
• 高通和低通濾波器的通帶內允許的“紋波”（平坦響應的變化，以分貝為單位），以及拐角頻率附近的頻率響應曲線的形狀，決定了阻尼比或阻尼系數（ = 1 /（2Q））。這也會影響相位響應以及對方波輸入的時間響應。幾個重要的響應形狀（阻尼比）具有眾所周知的名稱：
  • 切比雪夫濾波器?–在拐角處通帶達到峰值/紋波；對于二階濾波器，Q> 0.7071。
  • Butterworth濾波器?–幅度響應xxx平坦；Q = 0.7071對于二階濾波器
  • Legendre–Papoulis濾波器?–在通帶的某些平坦度（盡管仍然單調）之間進行權衡，導致陡峭的衰減
  • Linkwitz–Riley濾波器?–音頻分頻器應用的理想屬性，上升時間最快，沒有過沖；Q = 0.5（臨界阻尼）
  • Paynter或過渡Thompson-Butterworth或“折衷”濾波器–下降速度比Bessel快；二階濾波器的Q = 0.639
  • 貝塞爾濾波器?–xxx平坦群延遲；對于二階濾波器，Q = 0.577。它提供了良好的線性相位。
  • 橢圓濾波器或Cauer濾波器–在通帶的外部添加一個陷波（或“零”），與沒有陷波的階數和阻尼比的組合相比，該區域的斜率要大得多。輸出類似于理想濾波器（即，通帶和阻帶均具有良好的平坦響應）。

有源濾波器可以具有增益與輸入相比，可以增加信號中的可用功率。無源濾波器會耗散信號中的能量，因此無法獲得凈功率增益。對于某些頻率范圍（例如在音頻頻率及以下頻率），有源濾波器可以在不使用電感器的情況下實現給定的傳遞函數，與電阻器和電容器相比，電感器是相對較大且昂貴的組件，并且按要求制造的成本更高高質量和準確值。對于完全集成在芯片上的有源濾波器，此優勢可能并不重要因為可用的電容器具有相對較低的值，因此需要占用集成電路面積的高值電阻器。有源濾波器在各級之間具有良好的隔離度，并且可以提供高輸入阻抗和低輸出阻抗。這使得它們的特性與源阻抗和負載阻抗無關。當需要改善特性時，可以級聯多個階段。相比之下，多級無源濾波器的設計必須考慮到前一級每一級的頻率相關負載。與無源濾波器相比，使有源濾波器在很寬的范圍內可調是可行的。由于不使用電感器，因此可以將濾波器制成非常緊湊的尺寸，并且不會產生或與可能存在的磁場發生相互作用。

與有源濾波器相比，無源濾波器不需要額外的電源。有源濾波器的放大設備必須在要處理的整個頻率范圍內提供可預測的增益和性能。放大器的增益帶寬乘積將限制可以使用的xxx頻率。