有源濾波電路課件

5.3有源濾波電路

有源濾波器實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。

濾波器的功能：對頻率進(jìn)行選擇,過濾掉噪聲和干擾信號，保留下有用信號。

濾波電路的種類低通濾波器（LPF）通帶放大倍數(shù)通帶截止頻率下降速率理想幅頻特性無過渡帶用幅頻特性描述濾波特性，要研究

、(fP、下降速率)。5.3.1濾波器的基礎(chǔ)知識5.3有源濾波電路有源濾波器實(shí)際上是一種具有特高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）帶阻濾波器（BEF））全通濾波器（APF））理想濾波器的幅頻特性阻容耦合通信電路抗已知頻率的干擾f-φ轉(zhuǎn)換高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）帶阻濾波器（BEF）

濾波器的用途

濾波器主要用來濾除信號中無用的頻率成分，例如，有一個(gè)較低頻率的信號，其中包含一些較高頻率成分的干擾。濾波器的用途濾波器主要用來濾除信號中無用的5.3.2低通濾波器(LPF)1.一階RC低通濾波器(無源)傳遞函數(shù)：截止頻率：幅頻特性：5.3.2低通濾波器(LPF)1.一階RC低通濾波器(無此電路的缺點(diǎn)：1、帶負(fù)載能力差。2、無放大作用。3、特性不理想，邊沿不陡。幅頻特性：0.707H截止頻率01|A|此電路的缺點(diǎn)：1、帶負(fù)載能力差。2、無放大作用。3、特性不理2.一階有源低通濾波器傳遞函數(shù)：通帶增益：截止頻率：可見：一階低通有源濾波器與無源低通濾波器的通帶截止頻率相同；但通帶電壓放大倍數(shù)得到提高。2.一階有源低通濾波器傳遞函數(shù)：通帶增益：截止頻率：可見：一1)通帶放大倍數(shù)

2）特征頻率

3）電壓放大倍數(shù)

缺點(diǎn)：一階低通有源濾波器在f>f0

時(shí)，濾波特性不理想。對數(shù)幅頻特性下降速度為-20dB/十倍頻。解決辦法：采用二階低通有源濾波器。1)通帶放大倍數(shù)2）特征頻率3）電壓放大倍數(shù)缺3.簡單二階有源低通濾波器截止頻率fp≈0.37f0分析方法：電路引入了負(fù)反饋，具有“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn)利用節(jié)點(diǎn)電流法求解輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系。C1=C23.簡單二階有源低通濾波器截止頻率fp≈0.37f04.壓控電壓源二階有源低通濾波器傳遞函數(shù)：4.壓控電壓源二階有源低通濾波器傳遞函數(shù)：

當(dāng)Ao＜3時(shí)，濾波器可以穩(wěn)定工作。此時(shí)特性與Q有關(guān)。當(dāng)Q=0.707時(shí)，幅頻特性較平坦。當(dāng)f＞＞fH時(shí)，幅頻特性曲線的斜率為-40dB/dec。

當(dāng)Ao≥3時(shí)，源濾波器自激。幅頻特性及幅頻特性曲線當(dāng)Ao＜3時(shí)，濾波器可以穩(wěn)定工作。此時(shí)特性與Q5.反相輸入低通濾波器

（a）電路(b)幅頻特性5.反相輸入低通濾波器（a）電路5.3.3高通濾波電路1.無源高通濾波電路5.3.3高通濾波電路1.無源高通濾波電路2.一階有源高通濾波電路傳遞函數(shù)：通帶增益：截止頻率：2.一階有源高通濾波電路傳遞函數(shù)：通帶增益：截止頻率：有源濾波電路幅頻特性：缺點(diǎn)：阻帶衰減太慢。01+Rf/R10.707(1+Rf/R1)L|A|有源濾波電路幅頻特性：缺點(diǎn)：阻帶衰減太慢。01+Rf/R103.二階有源高通濾波器幅頻特性：3.二階有源高通濾波器幅頻特性：當(dāng)AO≥3時(shí)，電路自激。幅頻特性曲線

當(dāng)Ao＜3時(shí)，濾波器可以穩(wěn)定工作。此時(shí)特性與Q有關(guān)。當(dāng)Q=0.707時(shí)，幅頻特性較平坦。當(dāng)f＜＜

fL時(shí)，幅頻特性曲線的斜率為+40dB/dec。

當(dāng)AO≥3時(shí)，電路自激。幅頻特性曲線當(dāng)Ao＜5.3.4帶通濾波和帶阻濾波電路1、帶通濾波器低通截止頻率高通截止頻率必須滿足5.3.4帶通濾波和帶阻濾波電路1、帶通濾波器低通截止2、由低通濾波器和高通濾波器組成的帶阻濾波器必須滿足2、由低通濾波器和高通濾波器組成的帶阻濾波器必須滿足頻率趨于零，電壓放大倍數(shù)趨于通帶放大倍數(shù)的濾波器有哪幾種？頻率趨于無窮大，電壓放大倍數(shù)趨于通帶放大倍數(shù)的濾波器有哪幾種？頻率趨于零，電壓放大倍數(shù)趨于零的濾波器有哪幾種？頻率趨于無窮大零，電壓放大倍數(shù)趨于零的濾波器有哪幾種？討論：頻率趨于零，電壓放大倍數(shù)趨于通帶放大倍數(shù)的濾波器有哪幾種？討運(yùn)算電路與有源濾波器的比較相同之處電路中均引入深度負(fù)反饋，因而集成運(yùn)放均工作在線性區(qū)。均具有“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn)，均可用節(jié)點(diǎn)電流法求解電路。不同之處運(yùn)算電路研究的是時(shí)域問題，有源濾波電路研究的是頻域問題；測試時(shí)，前者是在輸入信號頻率不變或直流信號下測量輸出電壓與輸入電壓有效值或幅值的關(guān)系，后者是在輸入電壓幅值不變的情況下測量輸出電壓幅值與輸入電壓頻率的關(guān)系。運(yùn)算電路用運(yùn)算關(guān)系式描述輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系，有源濾波器用電壓放大倍數(shù)的幅頻特性描述濾波特性。運(yùn)算電路與有源濾波器的比較相同之處5.3有源濾波電路

有源濾波器實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。

濾波器的功能：對頻率進(jìn)行選擇,過濾掉噪聲和干擾信號，保留下有用信號。

濾波電路的種類低通濾波器（LPF）通帶放大倍數(shù)通帶截止頻率下降速率理想幅頻特性無過渡帶用幅頻特性描述濾波特性，要研究

、(fP、下降速率)。5.3.1濾波器的基礎(chǔ)知識5.3有源濾波電路有源濾波器實(shí)際上是一種具有特高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）帶阻濾波器（BEF））全通濾波器（APF））理想濾波器的幅頻特性阻容耦合通信電路抗已知頻率的干擾f-φ轉(zhuǎn)換高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）帶阻濾波器（BEF）

濾波器的用途

濾波器主要用來濾除信號中無用的頻率成分，例如，有一個(gè)較低頻率的信號，其中包含一些較高頻率成分的干擾。濾波器的用途濾波器主要用來濾除信號中無用的5.3.2低通濾波器(LPF)1.一階RC低通濾波器(無源)傳遞函數(shù)：截止頻率：幅頻特性：5.3.2低通濾波器(LPF)1.一階RC低通濾波器(無此電路的缺點(diǎn)：1、帶負(fù)載能力差。2、無放大作用。3、特性不理想，邊沿不陡。幅頻特性：0.707H截止頻率01|A|此電路的缺點(diǎn)：1、帶負(fù)載能力差。2、無放大作用。3、特性不理2.一階有源低通濾波器傳遞函數(shù)：通帶增益：截止頻率：可見：一階低通有源濾波器與無源低通濾波器的通帶截止頻率相同；但通帶電壓放大倍數(shù)得到提高。2.一階有源低通濾波器傳遞函數(shù)：通帶增益：截止頻率：可見：一1)通帶放大倍數(shù)

2）特征頻率

3）電壓放大倍數(shù)

缺點(diǎn)：一階低通有源濾波器在f>f0

時(shí)，濾波特性不理想。對數(shù)幅頻特性下降速度為-20dB/十倍頻。解決辦法：采用二階低通有源濾波器。1)通帶放大倍數(shù)2）特征頻率3）電壓放大倍數(shù)缺3.簡單二階有源低通濾波器截止頻率fp≈0.37f0分析方法：電路引入了負(fù)反饋，具有“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn)利用節(jié)點(diǎn)電流法求解輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系。C1=C23.簡單二階有源低通濾波器截止頻率fp≈0.37f04.壓控電壓源二階有源低通濾波器傳遞函數(shù)：4.壓控電壓源二階有源低通濾波器傳遞函數(shù)：

當(dāng)Ao＜3時(shí)，濾波器可以穩(wěn)定工作。此時(shí)特性與Q有關(guān)。當(dāng)Q=0.707時(shí)，幅頻特性較平坦。當(dāng)f＞＞fH時(shí)，幅頻特性曲線的斜率為-40dB/dec。

當(dāng)Ao≥3時(shí)，源濾波器自激。幅頻特性及幅頻特性曲線當(dāng)Ao＜3時(shí)，濾波器可以穩(wěn)定工作。此時(shí)特性與Q5.反相輸入低通濾波器

（a）電路(b)幅頻特性5.反相輸入低通濾波器（a）電路5.3.3高通濾波電路1.無源高通濾波電路5.3.3高通濾波電路1.無源高通濾波電路2.一階有源高通濾波電路傳遞函數(shù)：通帶增益：截止頻率：2.一階有源高通濾波電路傳遞函數(shù)：通帶增益：截止頻率：有源濾波電路幅頻特性：缺點(diǎn)：阻帶衰減太慢。01+Rf/R10.707(1+Rf/R1)L|A|有源濾波電路幅頻特性：缺點(diǎn)：阻帶衰減太慢。01+Rf/R103.二階有源高通濾波器幅頻特性：3.二階有源高通濾波器幅頻特性：當(dāng)AO≥3時(shí)，電路自激。幅頻特性曲線

當(dāng)Ao＜3時(shí)，濾波器可以穩(wěn)定工作。此時(shí)特性與Q有關(guān)。當(dāng)Q=0.707時(shí)，幅頻特性較平坦。當(dāng)f＜＜

fL時(shí)，幅頻特性曲線的斜率為+40dB/dec。

當(dāng)AO≥3時(shí)，電路自激。幅頻特性曲線當(dāng)Ao＜5.3.4帶通濾波和帶阻濾波電路1、帶通濾波器低通截止頻率高通截止頻率必須滿足5.3.4帶通濾波和帶阻濾波電路1、帶通濾波器低通截止2、由低通濾波器和高通濾波器組成的帶阻濾波器必須滿足2、由低通濾波器和高通濾波器組成的帶阻濾波器必須滿足頻率趨于零，電壓放大倍數(shù)趨于通帶放大倍數(shù)的濾波器有哪幾種？頻率趨于無窮大，電壓放大倍數(shù)趨于通帶放大倍數(shù)的濾波器有哪幾種？頻率趨于零，電壓放大倍數(shù)趨于零的濾波器有哪幾種？頻率趨于無窮大零，電壓放大倍數(shù)趨于零的濾波器有哪幾種？討論：頻率趨于零，電壓放大倍數(shù)趨于通帶放大倍數(shù)的濾波器有哪幾種？討運(yùn)算電路與有源濾波器的比較相同之處電路中均引