单元任务一阶低通同相比例放大电路

Aup
Au
1 n 2f n 则 RC
低通截 止频率
n 1
Au ( ) RC 幅频特性：
1
f H fn
1 2RC
2 1 ( ) n
Aup
对数幅频特性：
20 l g Au ( ) 20 l g( 1
2 1 ( ) n
Aup )
缺点：一阶低通有源滤波 器在 f > f H 时，滤波特性 不理想。对数幅频特性下 降速度为 20 dB / 十倍频。
ui
R
+ +
C
uo
同相比例 放大器
Aup
RF 1 R1
通带电压增益
5.1.2一阶低通滤波电路（LPF）
传递函数： C R1 R + +
1 R SC 1 R Uo ( S ) SC Au ( S ) Ui (S) R1 1 R 1 uo 1 SCR ( R ) 1 SCR Aup 1
三、无源滤波器和有源滤波器 无源滤波器 由无源元件R、L、C组成。 缺点
1. 带负载能力差。当RL变化时,输出信号的幅值将 随之改变,滤波特性也随之变化。
2. 无放大作用。由于R及C上有信号压降,使输出 信号幅值下降。 3. 过渡带较宽，幅频特性不理想，边沿不陡。
有源滤波器 由有源器件集成运放和无源元件R、C组成。 优点：
5.1.1基本概念
一、滤波器的功能 保留信号中所需频段的成 分,抑制其它频段信号。 二、滤波电路的分类 1. 按信号性质分类 2. 按所用元件分类 模拟滤波器和数字滤波器 无源滤波器和有源滤波器
3. 按电路功能分类: 低通滤波器；高通滤波器； 带通滤波器；带阻滤波器 4. 按阶数分类: 一阶，二阶 … 高阶
5.1有源滤波电路
Hale Waihona Puke Baidu



5.1.1基本概念 5.1.2一阶低通滤波电路（LPF） 5.1.3一阶高通滤波电路（HPF） 5.1.4高通滤波电路与低通滤波电路的对偶性 5.1.5二阶压控电压源低通滤波电路 5.1.6二阶压控电压源高通滤波电路 5.1.7带通滤波电路和带阻滤波电路 5.1.8有源滤波电路中阻容元件参数的计算 5.1.9开关电容滤波电路（SCF）
分母中S 的幂次数称为 滤波器的阶数
( ) o i
四、四种功能滤波器的幅频特性
Aup
通带的电 压增益 截止 频率
| Au|
实际 理想
Aup
| Au|理想
实际
通带 f
通带 0
| Au|
阻带 f
阻带 0
Aup
fH (a) 低通
Aup
理想 实际 fL f0 fH (c) 带通 f
fL (b) 高通 | Au| 理想 实际
第五学习单元 集成运算放大器在信号处理方面的应用
单元任务：一阶低通同相比例放大电路
完成单元任务的理论基础： 1.滤波电路的应用 2. 有源滤波电路 3. 滤波电路的应用 4. 集成运放在使用中的一些问题
第五学习单元 集成运算放大器在信号处理方面的应用



5.1有源滤波电路 5.2精密仪用放大电路 5.3高精度整流电路 5.4模拟乘法器 5.5集成运放在使用中的一些问题
ui
RP
通带电压增益
反相比例 放大器
R Aup R1
幅频特性
ω=2πf S=jω 令
Uo ( S ) 1 Au ( S ) Aup U i ( S ) 1 SCR
1 Au ( j ) Aup 1 jCR
Au ( j ) 1 1 j f fn Aup
1 Aup 2
解决办法：采用二阶低 通有源滤波器。
5.1.3一阶高通滤波电路（HPF）
传递函数：
Uo (S ) U (S ) Uo (S ) Au ( S ) Ui (S) Ui (S) U (S)
RF

R 1 R SC
Aup
1 1 1 SCR
Aup
R1
+ R
ui
+
uo
通带电压增益
uo
电压跟 随器
1 1 SC Aup Aup 1 1 SCR R SC
通带的电压增益
Uo ( S ) Aup 1 U ( S )
5.1.2一阶低通滤波电路（LPF）
传递函数：
RF R1
Uo ( S ) U ( S ) Uo ( S ) Au ( S ) Ui (S) Ui (S ) U (S ) 1 1 SC Aup Aup 1 1 SCR R SC
1. 不使用电感元件，体积小重量轻。 2. 有源滤波电路中可加电压串联负反馈，使输入电阻高、输出 电阻低，输入输出之间具有良好的隔离。只需把几个低阶滤波 电路串起来就可构成高阶滤波电路，无需考虑级间影响。 3. 除滤波外，还可放大信号，放大倍数容易调节。
有源滤波器的缺点 1. 不宜用于高频。 因为通用型集成运放的带宽一 般较窄。 一般使用频率在几千赫以下。 2. 不宜在高电压、大电流情况下使用。 3. 可靠性较差。 4. 使用时需外接直流电源。
Uo ( S ) RF Aup 1 U (S ) R1
幅频特性
Au ( S ) 1 1 1 SCR Aup
S=jω ω=2πf 1
1 1 j 1 CR n 2f n RC 1 令 Au ( S ) Aup 则 fn 1 j f n 1 RC 1 Au ( ) Aup 幅频特性： n 2 1 ( ) 高通截 1 f f 止频率 L n 2RC
四、滤波电路的传递函数
传递函数的定义 传递函数：
( j) U i
滤 波 器
( j) U o
( j ) U U o o Au ( j ) o i U i ( j ) U i
幅频特 性 相频特性
S = jω
Uo ( S ) Uo Au ( S ) Au ( ) Ui Ui (S)
0
0
fH f0 fL (d) 带阻
f
四、四种功能滤波器的幅频特性
5.1.2一阶低通滤波电路（LPF）
5.1.2一阶低通滤波电路（LPF）
RF -
传递函数：
ui
R
+ C
+
Uo ( S ) U ( S ) Uo ( S ) Au ( S ) Ui (S) Ui (S ) U (S )