有源滤波器课件.ppt

《有源滤波器课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、9.1引言模拟信号的处理电路——有源滤波电路——模拟乘法器——开关电容滤波器——调制与解调电路——锁相环——传感器与信号处理电路之间接口电路，对传感器的输出信号进行变换，例如将电荷变换为电压、电流变换为电压等。第9章信号的处理与变换模拟信号的变换电路滤波就是根据频率对信号进行筛选。滤波器的功能是使输入信号中特定范围内的频率成分通过，抑制信号中的其他频率成分。9.2有源滤波器9.2.1滤波器的分类与分析方法低通滤波器(LPF，LowPassFilter)；高通滤波器(HPF，HighPassFilter)；带通滤波器(BPF，BandPassFilter)；带阻滤波器(BEF，BandE

2、liminationFilter)；全通滤波器(APF，AllPassFilter)。1.滤波器的分类——频率特性全通滤波器滤波器的幅度频率特性低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器9.2.1滤波器的分类与分析方法低通滤波器的幅频特性(1)滤波器的幅度频率特性过渡带频段内的信号虽然被抑制，但是仍然能通过滤波器；因而在设计滤波器时，要求通带之外的增益下降速度越快越好，即滤波器的过渡带越窄，电路的滤波特性越理想。9.2.1滤波器的分类与分析方法(2)无源滤波器——由电阻及电抗性元件电容、电感组成。无源低通滤波电路9.2.1滤波器的分类与分析方法频率特性表达式通带增益截止频率空载带载空载带

3、负载无源滤波电路带负载的情况9.2.1滤波器的分类与分析方法频率特性表达式通带增益截止频率空载带载——由集成运放和无源元件R、C组成。(3)有源滤波器一阶有源滤波电路电压跟随器9.2.1滤波器的分类与分析方法传递函数s=j=j2f(4)无源滤波器和有源滤波器的比较①有源滤波器不使用电感、体积小、重量轻；②无源滤波器的滤波参数随负载变化；有源滤波器使用了集成运放，输入阻抗高，输出阻抗低，对信号具有缓冲作用，滤波参数不随负载变化；③有源滤波器在滤波的同时对信号具有放大作用，避免了信号的过度衰减；④有源滤波器只适用于信号处理，不适于高电压、大电流的负载；直流电源和大功率电子设备中均采用无

4、源滤波器。9.2.1滤波器的分类与分析方法2.滤波器的分析方法(1)用传递函数来表征滤波器的传输特性。有源滤波电路中的集成运放工作在线性区，根据运放的“虚短”、“虚断”特性，运用节点电流法或叠加定理，列出电路在频域内的方程，求取电路的传递函数。(2)将s=j代入传递函数中，得到频率特性方程，进而解出滤波电路的通带增益(也称通带电压放大倍数)、通带截止频率；画出滤波电路的幅频特性和相频特性。(3)滤波器的阶数取决于电路中RC环节的个数，即由传递函数的分母中拉氏算子“s”的最高幂数确定。一阶滤波器过渡带的变化速率为20dB/十倍频，二阶滤波器过渡带的变化速率为40dB/十倍频。若是n

5、阶滤波器则过渡带的变化速率为20ndB/十倍频。频率特性方程同相输入一阶低通滤波器1.一阶低通滤波器9.2.2有源低通滤波器传递函数通带放大倍数上限截止频率也称特征频率，。-20dB/十倍频程1.一阶低通滤波器-3dB同相输入二阶低通滤波电路2.二阶低通滤波器(1)通带增益——增加幅度频率特性在过渡带的衰减。(2)传递函数令C1=C2=C，在节点N处列KCL方程，求出传递函数为特征频率上限截止频率通带增益(3)通带截止频率(上限截止频率)设0=2f0=1/RCfH=0.37f02.二阶低通滤波器二阶LPF的幅频特性在fH与f0之间相距较大，且幅频特性下降缓慢；如果在f=f0处适当

6、提升电压放大倍数，即可拉近fH与f0，减小过渡带。2.二阶低通滤波器3.二阶压控型低通滤波器为使fHf0，且在f=f0时幅频特性按-40dB/十倍频下降。将C1的接地端改接到运放的输出端，引入适当的正反馈。当f→0，或很低时，C1阻抗很大，正反馈基本不起作用，放大倍数为通带放大倍数。当f>>f0时，C2阻抗减小，正反馈作用降低，放大倍数下降。正反馈压控型二阶低通滤波电路令，应该仔细选择通带增益，避免虚部为0，引起电路自激。3.二阶压控型低通滤波器令C1=C2=C，在节点N处列KCL方程，求出传递函数为品质因数在f=f0处，闭环增益增大，正反馈作用最强二阶压控型低通滤波电路的幅频特性一

7、般选择Q=1，其通带内的增益比较平坦，又可拉近fH与f0，压缩过渡带。3.二阶压控型低通滤波器高通滤波器(HPF)允许输入信号中高于截止频率的信号分量通过，抑制低频分量。高通滤波器与低通滤波器(LPF)有对偶性，将LPF的电阻和电容互换，就可得HPF。二阶压控型高通滤波电路1.电路组成9.2.3有源高通滤波器二阶压控型高通滤波电路二阶压控型高通滤波电路的传递函数：2.幅频特性通带放大倍数特征频率品质因数高通滤波器(HPF)与低通滤波器(LPF)