经典常用滤波电路(收藏版)-PPT精选文档
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滤波器电路知识-经典版ppt课件
（二）根据滤波的实现方法和型式分
递归型
N
N
y(n) ai x(n i) bi y(n i)
i0
i 1
N
非递归型
y(n) ai x(n i)
2020/4/14 FFT
i0
热能工程系
18
三、数字滤波器的设计和实现
设计：由给定的规定求找滤波器的转移函数 实现：按照转移函数获得实际的数字滤波系统
2
1 (1 2 )2 ( 2 )2
1 (1 2 )2
2 2
1 2 2
1 4
2 2
1
1
4
热能工程系
6
2. 切比雪夫近似
H(
j )
2
1
1
Tn ( )2
H (s) H0 Vn (s)
Tn() Vn()
n阶切比雪夫多项式 切比雪夫滤波多项式
0.5db波纹 n=1 S+2.863 n=2 S2+1.425S+1.516
R2 R5
C1 C3C4
C3 C4
C4 C3
选择性因子
2020/4/14
热能工程系
12
三、设计方法
1. 选类型，阶数 2. 去归一化（所有手册给出的都是归一化传输函数 3. 多路反馈实现，求元件值
H() H0
归一化 去归一化
H(’) H0
'
0
0
1
’
推广到复数
s' s
0
2020/4/14
z2 z 2
结果 X (z) 1 z1 4z2 由此得 x(0)=1, x(1)=-1, x(2)=4,...
z3
z 1 2z1
递归型
N
N
y(n) ai x(n i) bi y(n i)
i0
i 1
N
非递归型
y(n) ai x(n i)
2020/4/14 FFT
i0
热能工程系
18
三、数字滤波器的设计和实现
设计：由给定的规定求找滤波器的转移函数 实现：按照转移函数获得实际的数字滤波系统
2
1 (1 2 )2 ( 2 )2
1 (1 2 )2
2 2
1 2 2
1 4
2 2
1
1
4
热能工程系
6
2. 切比雪夫近似
H(
j )
2
1
1
Tn ( )2
H (s) H0 Vn (s)
Tn() Vn()
n阶切比雪夫多项式 切比雪夫滤波多项式
0.5db波纹 n=1 S+2.863 n=2 S2+1.425S+1.516
R2 R5
C1 C3C4
C3 C4
C4 C3
选择性因子
2020/4/14
热能工程系
12
三、设计方法
1. 选类型，阶数 2. 去归一化（所有手册给出的都是归一化传输函数 3. 多路反馈实现，求元件值
H() H0
归一化 去归一化
H(’) H0
'
0
0
1
’
推广到复数
s' s
0
2020/4/14
z2 z 2
结果 X (z) 1 z1 4z2 由此得 x(0)=1, x(1)=-1, x(2)=4,...
z3
z 1 2z1
经典的滤波电路(值得收藏)
1 f0 2π C1C2 R2 Rf
Rf C1 Avp Q ( R1 ∥ R2 ∥ Rf ) R2 Rf C2 R1
有源高通滤波器
(1)通带增益
Rf Avp = 1 + R1
(2)传递函数
Av ( s) = ( sCR ) 2 Avp 1 (3 Avp ) sCR ( sCR ) 2
二阶压控型低通滤波器
二阶压控型低通有源滤波器中的一个电容器C1原来是接 地的，现在改接到输出端。显然C1的改接不影响通带增益。
二阶压控型LPF
二阶压控型LPF的幅频特性
2.二阶压控型LPF的传递函数
Vo ( s) AvpV( ) ( s) 1 V( ) ( s) VN ( s) 1 sCR
3.频率响应
由传递函数可以写出频率响应的表达式 Avp Av f 2 f 1 ( ) j(3 - Avp ) f0 f0 当 f f 0 时，上式可以化简为
Av ( f f0 )
Avp j(3 - Avp )
定义有源滤波器的品质因数Q值为 f f 0 时的 电压放大倍数的模与通带增益之比
2.同相比例放大器
ui ~
测量u0=？，计算Auf = u0/ui 。
3.跟随器
ui ~
测量u0 =？，计算Auf = u0/ui 。
4.微分电路
ui ┌┑
观察 u0 的输出波形。
有 源 滤 波 电路
滤波器的用途 滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中无 用频率，即抑制无用信号的电子装置。 例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高 频率成分的干扰。
有源滤波电路的分类
有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的 放大器。它是在运算放大器的基础上增加一些R、 C等无源元件而构成的。 低通滤波器（LPF） 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF）
滤波电路详细解析ppt课件
常见低通滤波电路
L 一阶滤波
+
CL 二阶滤波
+
LC 二阶滤波
+
LCL T型三阶滤波
+
+
CLC π三阶滤波
D1
L
+ C1
D2
DLC 型二阶滤波器
+
C 一阶滤波
+
RC 二阶滤波
+
RCR T型三阶滤波
+
+
CRC π三阶滤波
X 0.1
8mH
X
L 0.1
8mH
Y 2.2
Y 2.2
开关电源 单级低通滤波回路
8mH
8mH
X 0.2
L
Y 2.2
X
L
பைடு நூலகம்
0.2
Y 2.2
8mH
8mH
开关电源 双级串联式低通滤波回路
1
1、工作原理介绍
CLC П型滤波器
LL
正 脉 冲
+
+ RL
输 入
iC1
iC2
iRL
图1: CLC П型 滤波器正脉冲输入电流方向
a.输入正脉冲时,先给C1充电,充电电流为ic1,迅速充到脉冲的峰值电压Vi,同时电 感器L中也有线性增长的电流,并在L中储存了磁能,随着电流的增长,储存的磁 能越来越多,电容器C2通过电感L也充上了电压,充电电流为ic2,C2和C1上的电
求输出电压脉动较小的场合。
3.弱点:用在没有稳压电路的电源中,负载能力差。
2
4. CLC П型滤波器常用在脉幅式开关稳压电源,电容和电感值越大,滤波效果越好
1、工作原理介绍
L 一阶滤波
+
CL 二阶滤波
+
LC 二阶滤波
+
LCL T型三阶滤波
+
+
CLC π三阶滤波
D1
L
+ C1
D2
DLC 型二阶滤波器
+
C 一阶滤波
+
RC 二阶滤波
+
RCR T型三阶滤波
+
+
CRC π三阶滤波
X 0.1
8mH
X
L 0.1
8mH
Y 2.2
Y 2.2
开关电源 单级低通滤波回路
8mH
8mH
X 0.2
L
Y 2.2
X
L
பைடு நூலகம்
0.2
Y 2.2
8mH
8mH
开关电源 双级串联式低通滤波回路
1
1、工作原理介绍
CLC П型滤波器
LL
正 脉 冲
+
+ RL
输 入
iC1
iC2
iRL
图1: CLC П型 滤波器正脉冲输入电流方向
a.输入正脉冲时,先给C1充电,充电电流为ic1,迅速充到脉冲的峰值电压Vi,同时电 感器L中也有线性增长的电流,并在L中储存了磁能,随着电流的增长,储存的磁 能越来越多,电容器C2通过电感L也充上了电压,充电电流为ic2,C2和C1上的电
求输出电压脉动较小的场合。
3.弱点:用在没有稳压电路的电源中,负载能力差。
2
4. CLC П型滤波器常用在脉幅式开关稳压电源,电容和电感值越大,滤波效果越好
1、工作原理介绍
滤波电路ppt教程
一,带通滤波电路(BPF) 带通滤波电路( ) 只允许某一段频带内的信号通过,将此频带以外的信号阻断. 只允许某一段频带内的信号通过,将此频带以外的信号阻断. 构成
Au
O 低通 fH
Ui
低通
Au
高通
Uo
f O
高通 fL
f
Au
阻 O 阻 通 f
5.1.7带通滤波电路和带阻滤波电路 带通滤波电路和带阻滤波电路
传递函数: 传递函数:
Uo(S) U+ (S) Uo(S) Au ( S ) = = Ui(S) Ui(S) U+ (S)
RF R1 ∞ +
=
R 1 R+ SC
Aup =
1 1 1+ SCR
Aup
uo
ui
+ R
Aup
通带电压增益
Uo(S ) RF = = 1+ U+(S) R1
幅频特性
Au ( S ) = 1 1 1+ SCR Aup
Au ( j ω ) =
1 1+ j
1
f fn
Aup
低通截 止频率
fH
ωn = 1
A u (ω ) = ω RC 幅频特性: 幅频特性:
幅频特性:
1+ (
1 = fn = 2π RC
ω 2 ) ωn
Aup
对数幅频特性: 对数幅频特性:
20 lg Au (ω ) = 20 lg( 1 1+ (
ω 2 ) ωn
低通滤波器
1 Au ( j ω ) = Aup 1 + SCR
高通滤波器
Au ( S ) =
1 1 1+ SCR
常见的滤波电路共26页
常见的滤波电路
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
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RC低通 电压放大倍数 (传递函数)为
R + V i .
R 1
n
V 1 1 o A V V 1 j RC 1 SRC i
+ )， n 1 /( RC . C V o 称特征频率 -
1 V0 V i 1 SRC
3.幅频响应
V0 (s) A 0 A(s) Vi (s) 1 S
0 0
A v
A vp 1 ( f 2 f ) j3 f0 f0
当 f f p 时，上式分母的模 解得截止频率
fp 1( ) j3 2 f0 f0
2
fp
53 7 0 . 37 fp f 0 . 37 f 0 0 2 2 π RC 与理想的二阶波特图相比，在超过 f 0 以后，
V o (s) A vpV () (s) 1 V () (s) V N(s) 1 sCR
N节点的电流方程：
V ( s ) V ( s ) V ( s ) V ( s ) N (+) i N [ V ( s ) V ( s )] sC 0 N o R R
联立求解以上三式，可得LPF的传递函数 A V s v p o A s v 2 V s 1 ( 3 A ) sCR sCR i v p 上式表明，该滤波器的通带增益应小于3 ，才 能保障电路稳定工作。
N节点的电流方程
V ( s ) V ( s ) V ( s )V ( s ) V ( s ) i N N N o V ( s ) sC 0 N 1 R R R 1 2 f R R f/ 1 A s 传递函数为 v 1 1 1 2 1 sC R R ( ) s C C R R 2 2 f 1 2 2 f R 1 R 2 R f
n
V ) A 0(j 0 A (j ) V ) 1 i (j j( )
n
A (j )
V ) 0(j V ) i (j
2 1 ( ) n
一阶LPF的幅频特性曲线
A 0
简单二阶低通有源滤波器
为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改 善滤波效果，再加一节 RC 低通滤波环节，称为二阶
3.频率响应
由传递函数可以写出频率响应的表达式 A v p A v f 2 f 1( ) j(3 -A v p) f0 f0 当 f f0 时，上式可以化简为
A v( f f0)
A vp j(3 -A vp)
定义有源滤波器的品质因数Q值为 f f0 时的 电压放大倍数的模与通带增益之比
有 源 滤 波 电路
滤波器的用途 滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中无 用频率，即抑制无用信号的电子装置。 例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高 频率成分的干扰。
有源滤波电路的分类
有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的 放大器。它是在运算放大器的基础上增加一些R、 C等无源元件而构成的。 低通滤波器（LPF） 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF）
Vo (s) A vpV () (s)
通常有 C1=C2=C ，联立求解以上三式，可得 滤波器的传递函数 A V s v p O A s v 2 V s 1 3 sCR sCR I
(3)通带截止频率
将s换成 jω ，令 ,可得 2 π f 1 / RC
频率响应为
以上各式中
A v f 2 1f 1 ( ) j f0 Qf0
一阶有源滤波器
电路特点是电路简单，阻 带衰减太慢，选择性较差。
1.通带增益
当 f = 0时，电容视为开路，通 带内的增益为 R
A 0 A VF 1
f
1 V ( s ) V s ) P i( 1 SRC 2.传递函数 A0 V ( s ) 1 0 A ( s ) A VF S V ( s ) 1 SRC 1 i
有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。
二阶LPF
二阶LPF的幅频特性曲线
（1）通带增益
当 f = 0, 或频率很低时，各 电容视为开路，通带内的增 益为 Rf
Avp 1 R1
（2）传递函数
1 1 ∥ (R ) sC sC 1 2 V s V ) N i (s 1 1 1 V() (s) VN (s) R[ ∥ (R )] 1 sC sC sC 2R 1 2
1 Q 3 - Avp
A v
( f f0 )
QA v p
1 Q 3 A v p
A QA v(f f ) v p
0
以上两式表明，当 2A 时，Q>1，在 v p 3 f f0 处的电压增益将大于 A v p ，幅频特性在
f f0 处将抬高。
当 A v p ≥3时，Q =∞，有源滤波器自激。由
低通滤波器的主要技术指标 （1）通带增益Avp
通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大 倍数，性能良好的 LPF 通带内的幅频特性曲线 是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。
（2）通带截止频率fp
其定义与放大电路的上限截止频率相同。 通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，说 明滤波器的选择性越好。
幅频特性以-40 dB/dec的速率下降，比一阶的 下降快。但在通带截止频率 fp f0之间幅频 特性下降的还不够快。
二阶压控型低通滤波器
二阶压控型低通有源滤波器中的一个电容器 C1原来是接 地的，现在改接到输出端。显然C1的改接不影响通带增益。
二阶压控型LPF
二阶压控ห้องสมุดไป่ตู้LPF的幅频特性
2.二阶压控型LPF的传递函数
于将 接到输出端，等于在高频端给 LPF加了 C1
一点正反馈，所以在高频端的放大倍数有所抬
高，甚至可能引起自激。
二阶反相型低通有源滤波器
二阶反相型 LPF 是在反相比例积分器的输入端再 加一节RC低通电路而构成。
反相型二阶LFP
改进型反馈反相二阶LFP
1 s ) V (s ) 由图 V o( N sC 2R 2
R + V i .
R 1
n
V 1 1 o A V V 1 j RC 1 SRC i
+ )， n 1 /( RC . C V o 称特征频率 -
1 V0 V i 1 SRC
3.幅频响应
V0 (s) A 0 A(s) Vi (s) 1 S
0 0
A v
A vp 1 ( f 2 f ) j3 f0 f0
当 f f p 时，上式分母的模 解得截止频率
fp 1( ) j3 2 f0 f0
2
fp
53 7 0 . 37 fp f 0 . 37 f 0 0 2 2 π RC 与理想的二阶波特图相比，在超过 f 0 以后，
V o (s) A vpV () (s) 1 V () (s) V N(s) 1 sCR
N节点的电流方程：
V ( s ) V ( s ) V ( s ) V ( s ) N (+) i N [ V ( s ) V ( s )] sC 0 N o R R
联立求解以上三式，可得LPF的传递函数 A V s v p o A s v 2 V s 1 ( 3 A ) sCR sCR i v p 上式表明，该滤波器的通带增益应小于3 ，才 能保障电路稳定工作。
N节点的电流方程
V ( s ) V ( s ) V ( s )V ( s ) V ( s ) i N N N o V ( s ) sC 0 N 1 R R R 1 2 f R R f/ 1 A s 传递函数为 v 1 1 1 2 1 sC R R ( ) s C C R R 2 2 f 1 2 2 f R 1 R 2 R f
n
V ) A 0(j 0 A (j ) V ) 1 i (j j( )
n
A (j )
V ) 0(j V ) i (j
2 1 ( ) n
一阶LPF的幅频特性曲线
A 0
简单二阶低通有源滤波器
为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改 善滤波效果，再加一节 RC 低通滤波环节，称为二阶
3.频率响应
由传递函数可以写出频率响应的表达式 A v p A v f 2 f 1( ) j(3 -A v p) f0 f0 当 f f0 时，上式可以化简为
A v( f f0)
A vp j(3 -A vp)
定义有源滤波器的品质因数Q值为 f f0 时的 电压放大倍数的模与通带增益之比
有 源 滤 波 电路
滤波器的用途 滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中无 用频率，即抑制无用信号的电子装置。 例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高 频率成分的干扰。
有源滤波电路的分类
有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的 放大器。它是在运算放大器的基础上增加一些R、 C等无源元件而构成的。 低通滤波器（LPF） 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF）
Vo (s) A vpV () (s)
通常有 C1=C2=C ，联立求解以上三式，可得 滤波器的传递函数 A V s v p O A s v 2 V s 1 3 sCR sCR I
(3)通带截止频率
将s换成 jω ，令 ,可得 2 π f 1 / RC
频率响应为
以上各式中
A v f 2 1f 1 ( ) j f0 Qf0
一阶有源滤波器
电路特点是电路简单，阻 带衰减太慢，选择性较差。
1.通带增益
当 f = 0时，电容视为开路，通 带内的增益为 R
A 0 A VF 1
f
1 V ( s ) V s ) P i( 1 SRC 2.传递函数 A0 V ( s ) 1 0 A ( s ) A VF S V ( s ) 1 SRC 1 i
有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。
二阶LPF
二阶LPF的幅频特性曲线
（1）通带增益
当 f = 0, 或频率很低时，各 电容视为开路，通带内的增 益为 Rf
Avp 1 R1
（2）传递函数
1 1 ∥ (R ) sC sC 1 2 V s V ) N i (s 1 1 1 V() (s) VN (s) R[ ∥ (R )] 1 sC sC sC 2R 1 2
1 Q 3 - Avp
A v
( f f0 )
QA v p
1 Q 3 A v p
A QA v(f f ) v p
0
以上两式表明，当 2A 时，Q>1，在 v p 3 f f0 处的电压增益将大于 A v p ，幅频特性在
f f0 处将抬高。
当 A v p ≥3时，Q =∞，有源滤波器自激。由
低通滤波器的主要技术指标 （1）通带增益Avp
通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大 倍数，性能良好的 LPF 通带内的幅频特性曲线 是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。
（2）通带截止频率fp
其定义与放大电路的上限截止频率相同。 通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，说 明滤波器的选择性越好。
幅频特性以-40 dB/dec的速率下降，比一阶的 下降快。但在通带截止频率 fp f0之间幅频 特性下降的还不够快。
二阶压控型低通滤波器
二阶压控型低通有源滤波器中的一个电容器 C1原来是接 地的，现在改接到输出端。显然C1的改接不影响通带增益。
二阶压控型LPF
二阶压控ห้องสมุดไป่ตู้LPF的幅频特性
2.二阶压控型LPF的传递函数
于将 接到输出端，等于在高频端给 LPF加了 C1
一点正反馈，所以在高频端的放大倍数有所抬
高，甚至可能引起自激。
二阶反相型低通有源滤波器
二阶反相型 LPF 是在反相比例积分器的输入端再 加一节RC低通电路而构成。
反相型二阶LFP
改进型反馈反相二阶LFP
1 s ) V (s ) 由图 V o( N sC 2R 2