带通、带阻滤波器、开关电容滤波器
9-2三种典型的滤波特性和开关电容滤波器
只有该模式可以构成高通滤波器,也可以构成低通和带 通滤波器,其最大输入时钟频率小于模式1中采用的频率。 若采用独立的运算放大器,将模式3的高通输出和低通输出 相加,就可以构成带阻滤波器。
9.3.4 集成开关电容滤波器MAX260
模式4:
IN SCN
SCN
A
S
ò
AAP=-1
AP
ABP=-2Q
BP
ò
LP
IN SCN
SCN
A
S
ò
BE
ABP=-Q
BP
ò
LP
ALP=-1
SCN
可以构成巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔型滤波器,实现 低通和带通滤波功能,也可以构成二阶带阻滤波器;该模式 与模式4支持高时钟频率。
9.3.4 集成开关电容滤波器MAX260
模式2:
ABE1=-0.5,ABE2=-1
IN SCN
SCN
ALP=-2
SCN
仅有此模式提供全通滤波器输出方式,也能提供低通 和带通输出;该模式为最快的工作方式,但也应当注意此 模式下的f0和Q值具有四种模式中最大的取样误差。
9.3.3 一阶开关电容低通滤波器
1
2
SW3
SW4 C2
1
2
C
ui
SW1
SW2
C1
A
uo
R2
C
ui R1
A
uo
一阶开关电容滤波器及其等效电路
设 R1
TCP C1
,
R2
TCP C2
A usU U O IssR R 1 21s1 R 2CC C 1 21sT 1 C PC C 2
2. 三种频率响应函数的比较
滤波器原理简介
滤波器主要类型
通常采用工作衰减来描述滤波器的幅值特性:
LA
10 lg
Pin PL
(dB)
式中,Pin和PL分别为输出端接匹配负载时滤波器输入功率和负载吸收功率。
根据衰减特性不同,滤波器通常分为低通、高通、带通和带阻滤波器。
低通
带通
高通
带阻
带通滤波器的工作原理
原始信号
滤波器响应
滤波后的信号
带通滤波器的结构
通常的带通滤波器具有左 图所示的结构:
抽头:将外部输入信号馈 入滤波器或者将经过滤波器 的信号导出。
谐振腔:形成通带内的谐振 点;
耦合窗口:在谐振腔之间传 输电磁信号,同时调整成不 同的耦合度,以满足滤波器 设计的需要;
感飞,容飞,对称飞:形成 通带外的传输零点(即抑制 点)
带通滤波器的水池模型
过滤水池 带通滤波器
带通双工器响应
带阻双工器响应
几种常见的双工器
同轴带通双工器
波导带通双工器
螺旋带阻双工器
陶瓷带通双工器
二、双工器设计简介
目前我司可根据客户要求定制各种规格各种类型 无源器件产品类型: ➢ CDMA GSM WDMA TD-SCDMA WIMAX LTE…… ➢ 室内/室外 ➢ 单模块/机箱一体化 ➢ 双工器/耦合器/LNA/报警器……一体化设计 ➢ 滤波器/双工器/低通滤波器/陷波器……集成化设计
抽头为带通滤波器的馈电
装置。其结构关系到馈电强
度,以及与外部接口的匹配,
不同带宽,不同种类的滤波器
所用到的抽头是不一样的。总
的来讲有两种形式:
电耦合:通过电流或者电场
a
来进行耦合。 磁耦合:通过磁场进行耦合,
无源器件技术介绍-提高篇
图5带通滤波器基本构成 事实上,低通滤波器是整个滤波器设计的基础,包括带通滤波器、带阻滤波器和高通滤 波器均是低通滤波器变化而来。 比如低通滤波器到带通滤波器采用了如下的变换:
图 5 低通滤波器到带通滤波器元件转换示意图
Wuhan Hongxin Telecommunication Technologies Co., LTD
体积,以同轴腔为例,一个900MHz的8级滤波器,如果采用如下排列:
图 20 一个 8 级同轴腔示意图
Wuhan Hongxin Telecommunication Technologies Co., LTD 12
如果采用20mm×20mm的谐振腔,滤波器的总尺寸大约是50mm×200mm可能损耗是1.5dB, 而如果采用40mm×40mm的谐振腔,滤波器的总尺寸大约是100mm×380mm可能的损耗是 0.7dB。 Ø Ø 滤波器级数,滤波器级数越大,损耗越大。因此要获得一定的带外损耗,我们必须选择 合适的数学函数和尽可能少的级数。 当然还会有其它的一些因素,加工误差、电镀(镀银的质量)和表面光洁度等。
7
图11 WCDMA发射机和接收机采用双工器连接 l 信号的选择等, 中频滤波器带宽直接影响接收机的性能,实际上所有雷达通信 等接收机系统设计很大程度上就是滤波器指标的提出。
图12 接收机采用不同的中频滤波器的输出信号 (采用不同的带宽,信号的幅度并没有多少改变,而噪声能量却大大降低,滤波器带宽 越窄,噪声能量越低,这样信号越能够被检测而不被噪声干扰。) l 频率合成器中大量使用滤波器
无源器件技术介绍
提高篇
烽火科技集团 武汉虹信通信技术有限责任公司
目录
一、滤波器 ............................................................ 3 1.1 滤波器的理想特性 ................................................. 3 1.2 滤波器的电气符号 ................................................. 4 1.3 滤波器的的分类: ................................................. 4 1.4 滤波器的基本构成 ................................................. 5 1.5 滤波器的作用 ..................................................... 6 1.6 基本技术指标 ..................................................... 9 二、 功分器 .......................................................... 17 2.1 概述 ............................................................ 17 2.2 功分器的通用符号 ................................................ 18 2.3 功分器的技术指标 ................................................ 19 三、 耦合器与电桥 .................................................... 23 3.1 耦合器的符号 .................................................... 23 3.2 耦合器的技术指标 ................................................ 26 3.3 电桥 ............................................................ 30
开关电容滤波器MF10的应用
开关电容滤波器MF10的应用*名:***指导老师:***班级:仪器024班内容摘要MF10是MOS开关电容有源滤波器。
电路通过改变反馈方式可实现带通,全通,高通,低通,带阻 5 种滤波器的功能,改变外接电阻的阻值可以改变滤波器的增益及品质因数Q 值,改变外部时钟可以改变中心频率w0。
由于它具有使用简单,体积小,功耗低,精度高,稳定性好等优点,因而它得到了广泛的应用。
开关电容滤波器MF10的应用一:MF10的简述MF10为MOS开关电容有源滤波器,它由2个独立的滤波器模块组成。
这2个滤波器模块可以单独使用,构成一个一阶或二阶的滤波器电路;这2个模块也可级联构成四阶滤波器电路。
MF10集带通,全通,高通,低通,带阻5种滤波器于一体,它对外部的唯一要求是滤波器所需的电阻。
二:MF10的框图三:MF10的引脚及其功能简介特殊引脚的说明:1 引脚6(S A/B):当S A/B接V A—,滤波器求和端之一接模拟地AGND,当S A/B接V A+ ,滤波器求和端之一接低通(LP A或LP B)输出端。
2 引脚12(50/100):用于设定时钟频率f CLK与滤波频率f0的比例。
当12脚接高电平时,f CLK / f0 =50 ;当12脚接低地时,f CLK / f0 =100 。
四:MF10的应用举例MF10由模拟信号通道和时钟控制电路2大部分组成,模拟信号通道由运算放大器,加减电路和2级积分电路组成。
每级积分电路的传输函数均为w0 / s ,其中w0 = 2πf0,f0由时钟频率f CLK决定。
(1)MF10构成2阶带通和低通如图,输入信号直接从S1A和S1B端引入,6脚接V A+ ,列该电路各引脚电压的方程V(BPA)2 / R2 +V(BPA)1 =0(V(BPA)2—V i —V LPA)w0 / s = V(BPA)1V(BPA)1 w0 / s = V LPA由以上3式可得带通1 V(BPA)1 / V i = —(w0 s)/(s2 +R2/R3 w0 s +w02)带通2 V(BPA)2/ V i =(R2/R3 w0 s)/(s2 +R2/R3 w0 s +w02)低通V LPA / V i = —(w02)/(s2 +R2/R3 w0 s +w02)其中带通1,带通2,低通的通带增益K0分别为—R3 /R2,1 ,—1。
滤波器基本知识介绍
contents
目录
• 滤波器概述 • 滤波器的工作原理 • 常见滤波器类型 • 滤波器的设计 • 滤波器的应用 • 滤波器的发展趋势与未来展望
01
滤波器概述
滤波器的定义
01
滤波器是一种电子设备,用于将 输入信号中的特定频率成分提取 或抑Biblioteka ,从而改变信号的频谱。02
滤波器通常由电感器和电容器组 成的网络构成,通过调整元件的 参数和连接方式,可以实现对不 同频率信号的选择性处理。
滤波器的传递函数可以通过系统的差分方程来计算,也可以 通过系统的状态方程来计算。传递函数的特性决定了滤波器 的性能和行为,因此在进行滤波器设计时,需要仔细考虑传 递函数的特性,以确保滤波器的性能符合要求。
03
常见滤波器类型
低通滤波器
总结词
允许低频信号通过,抑制高频信号的滤 波器
VS
详细描述
低通滤波器(Low Pass Filter, LPF)是一 种让低频信号通过而抑制高频信号的电路 或系统。其作用是降低信号中的高频噪声, 保留低频或直流分量。在频域上,低通滤 波器表现为一个下凹的频率响应曲线,其 截止频率(f0)是滤波器开始显著降低的 频率点。
带通滤波器
总结词
允许一定频率范围内的信号通过,抑制其他频率信号的滤波器
详细描述
带通滤波器(Band Pass Filter, BPF)是一种允许特定频率范围内的信号通过,抑制该范围外信号的电路或系统。 在频域上,带通滤波器表现为一个有一定带宽和中心频率的频率响应曲线。带通滤波器在通信、雷达、音频处理 等领域有广泛应用。
图像平滑
频域变换
通过滤波器降低图像中的噪声,改善 图像质量。
通过滤波器对图像进行频域变换,实 现图像压缩、加密等处理。
滤波器的分类
滤波器的分类
————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:
滤波器的分类
按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。
按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。
1.低通滤波器:它允许信号中的低频或直流分量通过,抑制高频分量或干扰和噪声;
2.高通滤波器:它允许信号中的高频分量通过,抑制低频或直流分量;
3.带通滤波器:它允许一定频段的信号通过,抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声;
4.带阻滤波器:它抑制一定频段内的信号,允许该频段以外的信号通过。
按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。
滤波器简介介绍
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滤波器的频率特性
频率响应
滤波器对不同频率信号 的增益和相位响应称为
频率响应。
带宽
滤波器的频率响应在通 带和阻带之间的过渡区
域称为带宽。
截止频率
滤波器在频率响应的下 降沿处的频率称为截止
频率。
阶数
滤波器的阶数表示其频 率响应的极值数量。
滤波器的传递函数
01
02
03
04
传递函数
滤波器的传递函数表示其输出 与输入之间的函数关系。
05
滤波器的发展趋势与挑战
滤波器技术的发展趋势
1 2
数字化
随着数字信号处理技术的发展,数字滤波器逐渐 取代了模拟滤波器,具有更高的性能和更低的成 本。
小型化
为了满足便携式设备的需求,滤波器逐渐向小型 化方向发展,出现了许多小型化滤波器产品。
3
高性能
为了满足通信、雷达等高端应用的需求,高性能 滤波器逐渐成为研究热点,如超宽带、高抑制、 低插损等高性能滤波器。
滤波器面临的挑战与问题
频率资源紧张
01
随着通信技术的发展,频率资源越来越紧张,如何有效利用频
率资源成为滤波器设计的关键问题。
多频带应用
02
多频带应用对滤波器的设计提出了更高的要求,需要同时满足
多个频带的要求。
线性相位
03
在某些应用中,需要滤波器具有线性相位响应,以保证信号的
完整性,这也是滤波器设计的一个难点。
02
滤波器的基本原理
滤波器的数学模型
01
02
03
线性时不变模型
滤波器是线性时不变系统 ,其输出与输入的关系由 卷积运算描述。
filter solutions 设计滤波器笔记总结
用Filter solutions设计滤波器笔记要求:分别设计5阶切比雪夫1型带通滤波器、切比雪夫2型带通滤波器,中心频率500MHz,带宽50MHz。
尝试选用不同的电路结构,观察所用元器件的值有何变化。
切比雪夫1型滤波器:通带中等纹波,阻带是单调的切比雪夫2型滤波器:通带中单调,阻带等纹波,即阻带中有零点(陷波点)。
(1)5阶切比雪夫1型带通滤波器:通带中等纹波,阻带是单调的图1:参数设置注释:Asymmetrical非对称的,只有带通滤波器才有此选项,用于设计非对称结构的滤波器。
Delay Equalize延迟补偿,低通和带通滤波器才有此选项,用于低通滤波器或者带通滤波器的通带群延迟补偿。
延迟补偿的概念:Tx Line:Transmission Line 传输线滤波器Sw Cap:Switched Capacitor开关电容滤波器,Active:有源滤波器,Passive:无源滤波器,Digital:数字滤波器,1st Ele Shunt:滤波器电路结构的第一个元件是并联电感。
1st Ele Series:滤波器电路的第一个元件是串联电容。
Incl Source Bias:Check to include the bias due to the source resistance to appear in the transfer function, frequency response, impedance response, and time response of your filter. For example, if the source resistance is equal to the load resistance, checking this box will cause a -6dB offset will appear in the frequency response, and a factor of .5 will appear in the transfer function and time response. This offset goes away when this box is left unchecked.This box should be left unchecked when using the transfer function for any purpose other than passive filters applications.Complex Terminations:创建滤波器复杂的驱动终端,即自定义滤波器的源终端。
带通带阻滤波器开关电容滤波器(1)
频率特性为:
低B通W 高通
阻 带
fH f0 fL
式中
uo
LPF
ui
HPF
用带通和相加器组成的带阻滤波器其框图如图4—27所示。 例如,采用图4—25(a)的带通滤波器和相加器组合便构成
4.3.1 一阶高通滤波电路(HPF)
电路可由一阶LPF互换R C得到 传递函数为:
u+
uo
uI
令s=j有 式中
高通截止频率
-3
+20dB/十倍频
4.3.2 二阶压控电压源高通滤波电路
频率特性:
u+
uo
式中:
要求:Aup﹤3
其幅频特性曲线如图:
运放作为无限增益放大器的多重反馈有源滤波器
Y4
Y5
滤波器或移相器,其传递 图4—30一阶全通滤波器(移相器)电路
函数为Auf(源自s)1 1
sR1C sR1C
Auf ( j ) 1
( j ) 2 arctan RC
(4—40) (4—41a)
(4—41b)
A(ω) 1
0 ω
(ω)
0
1/R1C
ω
- 90 °
图4—31一阶移相器的幅频特性及相频特性
K
1 R2C 2
s2 3 K s RC
1 R2C 2
Ko2
s2
o
Q
s
o2
(4—29)
滤波器的发展史
滤波器的发展历程凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。
在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛;在所有的电子部件中,使用最多,技术最为复杂的要算滤波器了。
滤波器的优劣直接决定产品的优劣,所以,对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。
1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。
20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。
自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上了一个新台阶,并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力,其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。
导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展,到70年代后期,上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。
80年代,致力于各类新型滤波器的研究,努力提高性能并逐渐扩大应用范围。
90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。
当然,对滤波器本身的研究仍在不断进行。
我国广泛使用滤波器是50年代后期的事,当时主要用于话路滤波和报路滤波。
经过半个世纪的发展,我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐,但由于缺少专门研制机构,集成工艺和材料工业跟不上来,使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。
滤波器的分类滤波器有各种不同的分类,一般有如下几种。
(1)按处理信号类型分类---按处理信号类型分类,可分为模拟滤波器和离散滤波器两大类。
其中模拟滤波器又可分为有源、无源、异类三个分类;离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合三个分类。
当然,每个分类又可继续分下去,总之,它们的分类可以形成一个树形结构,如图所示。
实际上有些滤波器很难归于哪一类,例如开关电容滤波器既可属于取样模拟滤波器,又可属于混合滤波器,还可属于有源滤波器。
因此,我们不必苛求这种“精确”分类,只是让人们了解滤波器的大体类型,有个总体概念就行了。
滤波器基本知识介绍
05
陷波滤波器
陷波滤波器的定义
陷波滤波器是一种具有特定频率衰减 特性的滤波器,其主要作用是抑制特 定频率的信号,而允许其他频率的信 号通过。
陷波滤波器通常被用于各种信号处理 系统中,以消除特定频率的噪声或干 扰,或者增强特定频率的信号。
陷波滤波器的分类
根据实现方式的不同,陷波滤波器可以分为模拟陷波滤波器和数字陷波滤波器。
滤波器基本知识介绍
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目录
• 滤波器概述 • 低通滤波器 • 高通滤波器 • 带阻滤波器 • 陷波滤波器 • 均衡滤波器
01
滤波器概述
滤波器的定义
• 滤波器是一种电子设备,它能够通过选择性地允许某些频率通 过,同时阻止其他频率通过,从而对输入信号进行频率选择和 提取。滤波器的主要功能是减小输出信号中的噪声和干扰,同 时保留所需的信号频率成分。
02
低通滤波器
低通滤波器的定义
总结词
低通滤波器是一种允许低频信号通过,同时抑制高频信号的 电子设备。
详细描述
低通滤波器(Low-Pass Filter)是一种频率选择性滤波器, 它对低于某个特定频率的信号提供较小的衰减,而对高于该 特定频率的信号提供较大的衰减。这个特定频率通常被称为 滤波器的截止频率。
均衡滤波器的分类
类型
均衡滤波器根据其频率响应的不同, 可以分为高通滤波器、低通滤波器、 带通滤波器和带阻滤波器。
特点
每种类型的滤波器都有其独特的特点 和应用场景。例如,高通滤波器能够 使高频信号得到提升,而低通滤波器 则能够使低频信号得到保留。
均衡滤波器的应用
应用场景
均衡滤波器广泛应用于各种领域,如通信、雷达、音频处理等。在通信领域,均 衡滤波器常用于补偿信道对信号造成的影响,以提高通信质量。在音频处理领域 ,均衡滤波器则用于调整音频的频谱分布,以达到更好的听觉效果。
滤波器的发展史
滤波器的发展历程凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。
在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛;在所有的电子部件中,使用最多,技术最为复杂的要算滤波器了。
滤波器的优劣直接决定产品的优劣,所以,对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。
1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。
20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。
自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上了一个新台阶,并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力,其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。
导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展,到70年代后期,上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。
80年代,致力于各类新型滤波器的研究,努力提高性能并逐渐扩大应用范围。
90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。
当然,对滤波器本身的研究仍在不断进行。
我国广泛使用滤波器是50年代后期的事,当时主要用于话路滤波和报路滤波。
经过半个世纪的发展,我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐,但由于缺少专门研制机构,集成工艺和材料工业跟不上来,使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。
滤波器的分类滤波器有各种不同的分类,一般有如下几种。
(1)按处理信号类型分类---按处理信号类型分类,可分为模拟滤波器和离散滤波器两大类。
其中模拟滤波器又可分为有源、无源、异类三个分类;离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合三个分类。
当然,每个分类又可继续分下去,总之,它们的分类可以形成一个树形结构,如图所示。
实际上有些滤波器很难归于哪一类,例如开关电容滤波器既可属于取样模拟滤波器,又可属于混合滤波器,还可属于有源滤波器。
因此,我们不必苛求这种“精确”分类,只是让人们了解滤波器的大体类型,有个总体概念就行了。
开关电容滤波器实验
实验四 开关电容滤波器实验一、实验目的 1、熟悉及掌握集成开关电容滤波器的构成原理及应用 2、掌握滤波器的滤波特性 二、实验原理及电路1、集成滤波器MF10芯片简介集成滤波器MF10芯片内部框图及其引脚图如图10-1所示开关电容集成滤波器MF10是一种通用型开关电容滤波器集成电路,依外部接法不同,可实现低通、高通、带通、带阻和全通等滤波特性。
开关电容集成滤波器无需外接决定滤波频率的电阻和电容,其滤波频率仅由输入时钟clk f 决定,通常时钟频率clk f 应高于信号频率的50倍或100倍。
其内部集成了两组MF5,两个MF5既可分别构成两个独立的二阶开关电容滤波器,又可级联成四阶开关电容滤波器。
其内部框图及引脚图如图10-1所示,第4(17)脚为内部运放反相输入端A INV (B INV );第5(16)脚为求和输入端SIA (SIB );第1(20)脚为低通输出端LPA (LPB );第2(19)脚为带通输出端B PA (B PB );第3(18)脚为带阻/全通/高通输出端)HPB /AP /N (HPA /AP /N ,第10(11)脚为时钟输入端)CLKB (CLKA ;图10-1MF10内部框图及引脚图第12脚用于设定时钟频率clk f 与滤波器的频率0f 的比值;当第12脚接高电平时,500=f f clk ,则500clk f f =;接地时,1000=f f clk ,则1000clk ff =;只要在时钟输入端)CLKB (CLKA 控制输入的时钟频率,就可以改变滤波频率,这样可以实现滤波频率的数字控制。
滤波器的Q 值通过外接电阻设定。
2、电路说明实验电路原理图如图10-2所示。
短接1J 的1-2,2J 的1-2,3J 的2-3,4J 的1-2时,则构成二阶低通滤波器; 短接1J 的1-2,2J 的1-2,3J 的2-3,4J 的4-5时,则构成二阶高通滤波器; 短接1J 的1-2,2J 的1-2,3J 的2-3,4J 的2-3时,则构成二阶带通滤波器; 短接1J 的2-3,2J 的1-2,3J 的1-2,4J 的4-5时,则构成二阶带阻滤波器; 短接1J三、实验设备1、测控电路(二)实验挂箱2、函数信号发生器3、虚拟示波器 四、实验内容及步骤 1、测控电路(二)实验挂箱接入5V ±直流电源;2、时钟信号的观察把“U10 开关电容滤波器”单元的“时钟信号”端接入示波器,观察时钟信号的波形; 3、调节信号发生器,使之输出正弦信号,接入输入端,输出端接示波器,按照前面“电路说明”部分,通过切换短路帽分别接成低通、高通、带通、带阻、全通滤波器,用虚拟示波器同时观察输入信号与输出信号,改变输入信号的频率,记录输出信号的幅度及相位随输入信号频率变化的情况。
电容电感组成的滤波器
电容电感组成的滤波器全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:电容和电感是电路中常见的两种元件,它们分别具有存储电荷和存储能量的特性。
在电路设计中,可以利用电容和电感来设计滤波器,用于去除信号中的杂波和噪声,使信号更加稳定和纯净。
电容和电感可以组合在一起,形成不同类型的滤波器,包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
这些滤波器可以根据需要选择不同的电容和电感数值来实现所需的滤波效果。
首先我们来介绍一下电容和电感的基本原理。
电容是一种可以存储电荷的元件,它由两个导体之间的介质组成,当在电容两端施加电压时,导体之间会储存电荷,形成一个电场。
电感是一种可以存储能量的元件,它由线圈或者螺旋线圈组成,当通过电感的电流变化时,会产生一个磁场,从而存储能量。
低通滤波器是电路中常见的一种滤波器类型,它可以通过限制高频信号的通过来去除高频噪声。
低通滤波器由一个电感和一个电容组成,电感和电容串联连接,形成一个RC电路。
当信号的频率很高时,电容会呈现短路的特性,导致高频信号通过电容而不通过电感,从而被滤除。
而对于低频信号,电感会呈现短路的特性,导致低频信号通过电感而不通过电容,从而被保留。
电容和电感组成的滤波器可以根据不同的需求和信号特性来设计,实现去除噪声和保留信号的目的。
在电路设计中,合理选择电容和电感的数值和连接方式可以实现不同功能的滤波器,提高电路的性能和稳定性。
希望本篇文章对大家对于电容电感组成的滤波器有所帮助。
【2000字】第二篇示例:电容电感组成的滤波器,通常被用于电路中对不同频率的信号进行分离或抑制,是一种常见的电子设备。
在电子学中,滤波器是一种能够选择性地传递某些特定频率信号,而抑制其他频率信号的电路。
对于不同的应用需求,电容和电感可以组合成不同类型的滤波器,如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
在实际电路中,电容和电感通常被串联或并联连接在一起,形成不同类型的滤波器。
串联一个电容和一个电感可以构建一个简单的LC 滤波器,用于选择性地传递某些特定频率的信号。
开关电容滤波器基本原理
模拟电路网络课件第四十一节:开关电容滤波器8.6 开关电容滤波器一、开关电容滤波器基本原理开关电容滤波器是由MOS电容、开关和运放组成,其整体结构简单、制造简易、价廉,性能较好,大有取代一般滤波器的趋势。
开关电容滤波器的基本原理是,电路的两节点间接有带高速开关的电容器,其效果相当于该两节点间连接一个电阻。
图1a所示是一个有源RC积分器。
在图b中,用一个接地电容C1和用作开关的源、漏极可互换的增强型MOS三极管T1、T2来代替输入电阻R1(注意此处T1、T2用的是简化符号)。
图中T1、T2用一个不重叠的两相时钟脉冲来驱动(见图1c。
假定时钟频率fc(=1/Tc)远高于信号频率,那么,在f1为高电平时,T1导通而T2截止[见图1d]。
此时C1与输入信号vI相连,即有:qC1=C1vI而在f2为高电平时,T1截止,T2导通。
于是,C1转接到运放的输入端,如图e所示。
此时,C1放电,将C1原来所充电荷qC1传输到C2上。
由此可见,在每一时钟周期Tc内,从信号源中提取的电荷qC1=C1vI。
供给了积分电容C2。
因此,在节点1、2之间流过的平均电流为如果Tc足够短,可以近似认为这个过程是连续的,因而由上式可以在两节点间定义一个等效电路Req,即和(1)这样,就可以得到一个等效的积分时间常数(2)显然,影响滤波器频率响应的时间常数取决于时钟周期TC 和电容比值C2/C1,而与电容的绝对值无关。
在MOS工艺中,电容比值的精度可以控制在0.1%以内。
这样,只要选用合适的时钟频率(如fc=100kHz),和不太大的电容比值(如10),对于低频率应用来说,就可获得合适的时间常数(如10–4s)。
二、同相开关电容积分器和反相开关电容积分器开关电容积分器电路如图1所示。
由图a可知,当f1为高电平,T1、T3导通,vI对C1充电;当vI为正,在图示vC1的假定正向下,充电结果vC1有一负电压。
当f2为高电平时,vC1将加到运放的反相端,使vO为正,与vI同相,因此,图1a是同相积分电路。
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4.3.1 一阶高通滤波电路(HPF)
电路可由一阶LPF互换R C得到 传递函数为:
u+
uo
uI
令s=jw有 式中
高通截止频率
-3
+20dB/十倍频6
4.3.2 二阶压控电压源高通滤波电路
频率特性:
u+
uo
式中:
要求:Aup﹤3
其幅频特性曲线如图:
7
运放作为无限增益放大器的多重反馈有源滤波器
C3=C4=C,其传递函数为
1
s
Auf
(s)
s2
2 CR5
CR1
s
R1 R2 C 2R1R2R5
与表3—1中带通滤波器的标准传递函数
A(s)
A(0 )
0
Q
s
s2
0
Q
s
02
(4—32) (4—33)
11
比较,得中心角频率
0
1 C
取R2<<R1,有
0
1 C
1 (1 1) R5 R1 R2
1 R5R2
阻滤波器。因为
A o s
Auf
(s)
1
s2
Q
o s
Q
o2
(3—38)
17
BP F
+
+ ∑
uo
图4—27 用带通滤波器和相加器组成带阻滤波器
18
只要令A′=-1(即令图4—25(a)中的R5=2R1),则
Auf (s) 1
s2
0 s
Q
0
Q
s
02
s2
s2 02
0
Q
s
02
(4—39)
19
10 k
9
二阶压控电压源BPF
电路如图: 频率特性为:
uI
uo
等效品质因数Q等于
LPH HPF
同相比例放大电路的放大倍数 Aup是通带电压放大倍数,有
中心频率
从特性曲线看到,Q值越大, 带宽BW越窄。
BW
10
若令Y1
1 R1
,Y2
1 R2
,Y3
sC3,Y4
sC4 , Y5
1 R5
则该电路为带通滤波器,如图3—25(a)所示。令
电路等效于:
由此可见,开关电容滤波 电路频率特性的特征频率 仅与时钟频率和电容比值 有关。
25
由于开关电容滤波器属于离散时间系统,所以开关电容滤 波器的分析方法与数字滤波器类同,主要用差分方程和Z 变换
26
1 V/5 0 Hz /0 Deg
10k
12V
741
10k
12V
图4—29 50Hz陷波器的幅频特性及输入输出波形
21
4—2—5
R
全通滤波器的幅频特性
是平行于频率轴的直线,
R
所以它对频率没有选择性。
-
人们主要利用其相位频率 特性,作为相位校正电路
ui
+
uo
或相位均衡电路。图4—30
R1
C
所示,是一个一阶全通滤
Auf (s)
K
1 R2C 2
s2 3 K s RC
1 R2C 2
Ko2
s2
o
Q
s
o2
(4—29)
与表4—1中的标准表达式比较,该传递函数有两
个共轭复根(极点)而没有零点,可见是一个二阶低通
滤波器。其中:
o
1 ,K RC
1
Rf 2 Rf 1
,Q
1 3 K
4
当K>3时,分母中s项系数变负,极点就 会移至S平面的右半平面,从而导致系统 不稳定。一般这种电路的Q只能做到10以 下。
作的用信是号阻通止 过为某, 中达一心到频频抗段率干内扰 的目特的性,曲又线名是陷: 波器。 电路由路并图由联可低 而知通 成,Q和 ,值其高越思通大路滤, 阻是波带:电 宽度越窄 双T带阻滤波电路如图:
频率特性为:
低B通W 高通
阻 带
fH f0 fL
式中
LPF
ui
HPF
uo
16
用带通和相加器组成的带阻滤波器其框图如图4—27所示。 例如,采用图4—25(a)的带通滤波器和相加器组合便构成带
R1
C4
R5
-
ui
R2C3
A +
uo
RpBiblioteka (a)图4—25带通滤波器
14
| A(jω) |
| A(jω) |
A(ω0)
0.7 07A(ω0)
R2
0
ω0
ω BW= ω0
0
ω01 ω02 ω03
ω
Q
(b)
(c)
图4—25 (a)电路;(b)幅频特性;(c)调节R2,幅频特性移动
15
4.3.4 带阻滤波电路(BEF)
波器或移相器,其传递函 图4—30一阶全通滤波器(移相器)电路
数为
Auf
(
s)
1 1
sR1C sR1C
(4—40)
Auf ( j ) 1
(4—41a)
( j ) 2 arctan RC
(4—41b)
22
A(ω) 1
0 ω
(ω)
0
1/R1C
ω
- 90 °
图4—31一阶移相器的幅频特性及相频特 性
Y4
Y5
Y1
ui
C
Y3
B
- A
Y2
+
uo
Rp
多重反馈有源滤波器
8
4.3.3 带通滤波电路BPF
BPF作用是使某频段内的有 用信号通过,而高于或低于 此频段的信号将被衰减。
可以用LPF和HPF串联组成 其构成思路如图所示:
LPF HPF fH
注意:低通截止频率fH大于 高通截止频率fL
fL
通带
fL f0 fH
表4—1二阶滤波器的标准传递函数,零、
1
2
运放作为有限增益放大器的有源滤波器电路
Rf1
Rf2
Y2
-
Y2 Y3 B
Y1 ui
Y3 Y4
K +
K
uo ui Y1 C
Y4
uo
(a)
(b)
3
给Y1~Y4赋予不同的阻容元件,则可构成不同 的滤波器。例如,令Y1=Y3= , 1
Y2=Y4=sC,如图4—23所示,则传递R 函数
中心频率增益
1
A(0 )
CR1 2
R5 2R1
-3dB带宽
R5C
BW 0 2
Q R5C
(4—34)
(4—35) (4—36)
12
么么么么方面
Sds绝对是假的
画出幅频特性如图4—25(b)所示。调节R2,使中心频率 变化,但带宽不变,增益也不变。这是该电路的特点, 也是优点,如图4—25(c)所示。
R
Rf
0.2 2μ
200k C4
40 0k R5
10 k
-
ui
R1
C3 0.2 2μ A1
10 k -
R2 1k
+
R
A(ω0)= - 1
A2 +
uo
图4—28 50Hz陷波器电路
20
10k
200k
0.22μ 400k 0.22μ 741
1 V/1 .5 Hz [R]/ /0 Deg 1 k / 5 1 %
23
-1 1/Q
A
∑
Uo1
Ui
- ω0 S
Uo2 - ω0 S
UHP (高通输 出)
UBP (带通输 出)
Uo3
ULP (低通输 出)
图4—32 状态变量滤波器的信号流图表示法
24
4.4 开关电容滤波电路(SCF)
电路MOS管和小电容组成, 工作原理是
TC q1=C1·u1 q2=C1·u2 电容C1的传输平均电流为: