Фільтр змінної стану (або фільтр по методу змінних стану, ) є різновидом активного фільтра. Він включає в себе один або більше інтеграторів, під'єднаних за допомогою кількох зворотніх зв'язків. В найбільш загальному застосуванні сумує вхідний сигнал з його інтегралом та подвійним інтегралом.
Біквадратичний фільтр Кервіна-Хюльсмана-Ньюкомба (KHN)
Схема, наведена нижче, може одночасно виконувати функцію ФНЧ, ФВЧ та смугового фільтрів з одним входом. Це біквадратичний фільтр другого порядку. Його виведення походить від перестановки передавальної функції ФВЧ, яка є відношенням двох квадратичних функцій. Перестановка показує, що один сигнал є сумою інтегрованих копій іншого. Таким чином, перестановка показує структуру фільтра по методу змінних стану. Використовуючи різні стани як виходи, можна отримати різні типи фільтрів. Додаткові порядки фільтра можливі з більшою кількістю інтеграторів (тобто станів).
Вхід сигналу позначено як Vin; виходи LP, HP та BP видають сигнали ФНЧ, ФВЧ, та смугового фільтрів відповідно.
Для спрощення приймаємо:
Тоді:
Пропускна здатність ФНЧ та ФВЧ визначаються за формулою:
Отже бачимо, що робоча частота та добротність фільтра (Q) можуть незалежно змінюватись. Це та можливість переключення між різними формами АЧХ дозволяє широке використання фільтрів змінної стану в аналогових синтезаторах.
Значення для резонансної частоти 1 kHz будуть Rf1 = Rf2 = 10k, C1 = C2 = 15nF and R1 = R2 = 10k
Застосування Фільтри змінної стану часто використовуються в звукових сигнальних процесорах. При низьких значеннях добротності Q вони часто використовуються в схемах параметричних еквалайзерів, а на високих значеннях добротності Q - для створення модулів резонуючих фільтрів в аналогових синтезаторах. Для ручного керування частотою, R1 та R2 в попередньому розділі можуть бути замінені подвійними потенціометрами; а для керування напругою, U2 та U3 можна замінити на підсилювачі, керовані напругою або операційними транскондуктивними підсилювачами.
Див. також Лінійний фільтр Біквадратичний фільтр
Посилання Texas Instruments' UAF42 Universal Active Filter datasheet Analog Devices Interactive Design Tools Electronics tutorials. State Variable Filter Реализация активных фильтров на основе метода переменных состояния