《有源滤波器知识》PPT课件

_
(2) 电路分析
a. 电路的传递函数
–
+
+
_
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式中 故
Z1(s)
+ _
–
+
+
_ Z2(s)
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令
+
_
——滤波器的通带增益
–
+
+
_
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b. 滤波器的频率特性
令 s=jw，得滤波器的频率特性
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模拟电子技术基础
_
+
+
+
_
_
式中 通带增益 截止角频率
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(b) 频率特性
令
由
滤波器的频率特性
得 滤波器的截止频率
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(c) 滤波器的幅频特性
由
得
幅频特性曲线
o
十倍频
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2．二阶高通有源滤波器 (1) 电路组成
+ _ (2) 电路分析
b. 在w≤wn的频域
下降量最小
Q=10 5 2
1 0.707
0.5
c. 幅频特性最平坦 –40
1
10
这种滤波器称为最大平坦或巴特沃斯（Butterworth）
型滤波器。
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巴特沃斯（Butterworth）型滤波器的幅频特性
–40dB/十倍频
0
当
–3
–40
1
10
此时的特征角频率wn才是截止角频率wc。
1 0.707
0.5
1
10
这种滤波器称为切比雪夫（Chebyshev）型滤波器
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当
时
0 –3
a. 特性无峰值。
Q=10 5 2
1 0.707
0.5
b. 通带有衰减。 –40
1
10
c. Q值越小，幅频特性下降得越早。
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当
时
a. 无峰值
0 –3
组成: 由电阻、电容、电感等无源器件组成。
优点
电路简单 高频性能好
C
R
RL
工作可靠 通带信号有能量损耗
无源高通滤波器
缺点 负载效应比较明显
体积和重量比较大，电感还会引起电磁干扰。
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(b) 有源滤波器 组成：由电阻、电容和有源器件（如集成运放）组成。
电路体积小、重量轻。
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由
20lg|A(jw)|/dB
0
幅频特性曲线 幅频特性曲线
3dB –20dB/十倍频
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(3) 一阶滤波器特点 a. 电路简单。 b. 过渡带的衰减慢，衰减速率20dB /十倍频。
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2. 二阶有源低通滤波器
(1) 电路组成
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7.3.3 高通有源滤波器
1．一阶高通有源滤波器 (1) 低通与高通电路的对偶关系
R换成C
·
·
·
·
C换成R
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(2) 一阶高通滤波器 a. 电路组成 b. 电路分析 (a) 传递函数
Z1(s)
+ _
Z2(s)
_
+
+
_
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即 式中
因电路的频率特性与f 的一次方有关 故称之为一阶RC有源滤波器
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由
得
c. 滤波器的幅频特性
d. 相频特性
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讨论幅频和相频特性 (a) (b) (c) 滤波器具有低通的特性。
wc、fc分别称为滤波器的截止角频率、截止频率。
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7.3 有源滤波器
7.3.1 滤波器的基础知识 功能: 允许信号中某一部分频率的分量通过。 通带: 能够通过信号的频率范围。
阻带: 不能够通过信号的频率范围。
截止频率: 通带和阻带之间的分界频率。
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滤波器的分类
a. 根据处理的信号不同分为
模拟滤波器 数字滤波器
其中 通带增益 品质因数 特征角频率
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实际低通滤波器的幅频特性
A
过渡带 通带
阻带
0.707
0
实际特性 理想特性
f
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d. 根据滤波器的阶数分
一阶滤波器 二阶滤波器 高阶滤波器
滤器的阶数越高，性能越好。
e. 根据采用的元器件不同分
无源滤波器 有源滤波器
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(a) 无源滤波器
b. 根据使用的滤波元件不同分为
RC型 LC型 RLC型
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c. 根据工作频率不同分为
低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器 全通滤波器
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理想滤波器的幅频特性
A
低
通
通
带
A
通
高
带
通
0
0
f
f
A
A
带 通
0
通 带
f
通通
带
带带
阻
0
f
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由式
当w=wn时
或
知
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0 –3 –40
幅频特性曲线
Q=10 5 2
1 0.707
0.5
1
10
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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当
时
a. 特性有峰值。
0
b. Q值越大，尖峰 – 3 越高。
c. 当 时，电路 将产生自激振荡。
–40
d. 过渡带衰减 速度较快。
Q=10 5 2
b. 滤波器的频率特性
令 s=jw，得滤波器的频率特性
式中
为滤波器的通带增益
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由
得
c. 滤波器的幅频特性
d. 滤波器的相频特性
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e. 幅频特性分析 由式
知
当w << wn时， 当w >> wn时，
电路具有低通滤波器特性
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+ _
.1
2_
+
+
_
(2) 电路分析 a. 电路的传递函数
无限增益多路反馈型二 阶有源低通滤波器
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.1
2_
+
_
+
+
_
对节点1、2列节点电压方程
节点1
节点2
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由上两式得
其中
电路的品质因数
滤波器的特征角频率
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+ _
A
+
_
压控电压源型电路二 阶高通有源滤波器
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等效方框内的电路
+
+ _
A
+
等效电路
_
_
+
3
2
A0
+
–
–
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a. 传递函数
对节点3、2列节点
电压方程
+
3
2
A0
+
–
–
节点3
节点2
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由以上两式电路的传递函数为
通带内的信号可以放大。
优点
精度高、性能稳定、易于调试。 负载效应小。
可以多级相连，用低阶来构成高阶滤波器。
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缺点
通带范围小。 需要直流电源。 适用于低频、低压、小功率等场合。
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7.3.2 低通有源滤波器 1. 一阶低通有源滤波器
+ (1) 电路组成