第3章有源濾波及使用注意事項(xiàng)

1濾波電路的基礎(chǔ)知識(shí)有源濾波電路一、濾波電路的種類

濾波器：是一種能使有用頻率信號(hào)通過(guò)，而同時(shí)抑制或衰減無(wú)用頻率信號(hào)的電子裝置。LPF：低通濾波器HPF：高通濾波器BPF：帶通濾波器BEF：帶阻濾波器APF：全通濾波器1.按信號(hào)性質(zhì)分類3.按電路功能分類:2.按所用元件分類模擬濾波器和數(shù)字濾波器無(wú)源濾波器和有源濾波器4.按階數(shù)分類:一階，二階…高階2

理想低通濾波器（LPF）

高通濾波器（HPF）

帶通濾波器（BPF）

帶阻濾波器（BEF）

全通濾波器：f=0~∞范圍內(nèi)信號(hào)都能通過(guò)。3二、濾波器的幅頻特性

過(guò)渡帶越窄，頻率特性越陡，越接近理想濾波器的特性，電路的選擇性越好，濾波特性越好。通帶電壓增益通帶截止頻率任務(wù)：求解通帶電壓增益Aup、通帶截止頻率fp、過(guò)渡帶的斜率。4

1、無(wú)源低通濾波器：由無(wú)源器件（R、L、C）構(gòu)成。三、無(wú)源濾波電路和有源濾波電路

求圖示RC低通濾波器在帶負(fù)載和不帶負(fù)載情況下放大倍數(shù)的頻率特性表達(dá)式，并畫出其幅頻特性波特圖。

不帶負(fù)載時(shí)：5低通電路的幅頻特性曲線和相頻特性曲線過(guò)渡帶的斜率為-20dB/十倍頻程6

帶負(fù)載時(shí)：通帶電壓增益數(shù)值減小、通帶截止頻率升高，都隨負(fù)載而變化。7無(wú)源濾波電路缺點(diǎn):1．帶載能力很差，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，其放大倍數(shù)減小，上限截止頻率增大；２．特性不理想，邊沿不陡。電路的幅頻特性波特圖在無(wú)源濾波電路和負(fù)載間加一個(gè)高輸入電阻，低輸出電阻的隔離電路→電壓跟隨器，就構(gòu)成了有源濾波電路。2、有源低通濾波電路8傳遞函數(shù)：濾波器輸出量與輸入量之比濾波器四、有源濾波電路的傳遞函數(shù)9傳遞函數(shù)中出現(xiàn)

的一次項(xiàng)，故稱為一階濾波器。低通濾波器一、同相輸入低通濾波器一階電路10電路的優(yōu)點(diǎn)：１．有放大作用２．運(yùn)放輸出，帶負(fù)載能力強(qiáng)電路的缺點(diǎn)：特性不理想，邊沿不陡

為了使過(guò)渡帶變窄，需采用多階濾波器，即增加RC環(huán)節(jié)。在Au(s)表達(dá)式分母中s的方次就是濾波器的階數(shù)。幅頻特性11二階電路12簡(jiǎn)單二階低通濾波電路的幅頻特性fp=0.37fo衰減斜率為

-40dB/十倍頻程13引入正反饋為使fp=f0，且在f=f0時(shí)幅頻特性按－40dB/十倍頻下降,引入正反饋.

f→0時(shí)，C1斷路，正反饋斷開，放大倍數(shù)為通帶放大倍數(shù)；

f→∞，C2短路，正反饋不起作用，放大倍數(shù)小→0；

因而有可能在f=f

0時(shí)放大倍數(shù)等于或大于通帶放大倍數(shù)。對(duì)于不同頻率的信號(hào)正反饋的強(qiáng)弱不同。壓控電壓源二階低通濾波電路14

列P、M點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電流方程，整理可得：15高通、帶通、帶阻有源濾波器

1.

高通濾波器（HPF）

與LPF有對(duì)偶性，將LPF的電阻和電容互換，就可得一階HPF、簡(jiǎn)單二階HPF、壓控電壓源二階HPF電路。2.

帶通濾波器（BPF）fH＞fL163.

帶阻濾波器（BEF）fH＜fL集成運(yùn)放使用中的幾個(gè)具體問(wèn)題集成運(yùn)放參數(shù)的測(cè)試使用中可能出現(xiàn)的異常現(xiàn)象集成運(yùn)放的保護(hù)下頁(yè)總目錄一、集成運(yùn)放參數(shù)的測(cè)試當(dāng)選定集成運(yùn)放的產(chǎn)品型號(hào)后，通常只要查閱有關(guān)器件手冊(cè)即可得到各項(xiàng)參數(shù)值，而不必逐個(gè)測(cè)試。但手冊(cè)中給出的往往只是典型值，由于材料和制造工藝的分散性，每個(gè)運(yùn)放的實(shí)際參數(shù)與手冊(cè)上給定的典型值之間可能存在差異，因此有時(shí)仍需對(duì)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。參數(shù)的測(cè)試可以采用一些簡(jiǎn)易的電路和方法手工進(jìn)行。在成批生產(chǎn)或其他需要大量使用集成運(yùn)放的場(chǎng)合，也可以考慮利用專門的參數(shù)測(cè)試儀進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)二、使用中可能出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象下頁(yè)上頁(yè)1.不能調(diào)零出現(xiàn)這種異常現(xiàn)象的原因可能是：調(diào)零電位器不起作用；應(yīng)用電路接線有誤或有虛焊點(diǎn)；反饋極性接錯(cuò)或負(fù)反饋開環(huán)；集成運(yùn)放內(nèi)部已損壞等。如果關(guān)斷電源后重新接通即可調(diào)零，則可能是由于運(yùn)放輸入端信號(hào)幅度過(guò)大而造成的“堵塞”現(xiàn)象。為了預(yù)防“堵塞”，可在運(yùn)放輸入端加上保護(hù)措施。首頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)2.漂移現(xiàn)象嚴(yán)重造成漂移過(guò)于嚴(yán)重的原因可能是：存在虛焊點(diǎn)；運(yùn)放產(chǎn)生自激振蕩或受到強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾；集成運(yùn)放靠近發(fā)熱元件；輸入回路的保護(hù)二極管受到光的照射；調(diào)零電位器滑動(dòng)端接觸不良；集成運(yùn)放本身已損壞或質(zhì)量不合格等。3.產(chǎn)生自激振蕩常用的消除自激振蕩的措施主要有：按規(guī)定部位和參數(shù)接入校正網(wǎng)絡(luò)；防止反饋極性接錯(cuò)，避免反饋過(guò)強(qiáng)；合理安排接線，防止雜散電容過(guò)大等。首頁(yè)三、集成運(yùn)放的保護(hù)1.輸入保護(hù)下頁(yè)上頁(yè)+-AuIuOR1RFVD1VD2反相輸入保護(hù)同相輸入保護(hù)+-AuIuOR1RFVD1VD2R+V-V限制集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間的差模輸入電壓不超過(guò)VD1、VD2的正向?qū)妷?。限制集成運(yùn)放的共模輸入電壓不超過(guò)+V至-V的范圍。首頁(yè)2.電源極性錯(cuò)接保護(hù)下頁(yè)上頁(yè)電源錯(cuò)接保護(hù)+-AVD1VD2+VCC-VEE若電源極性錯(cuò)接，則二極管VD1

、VD2不能導(dǎo)通，使電源被斷開。首頁(yè)上頁(yè)3.輸出端錯(cuò)接保護(hù)利用穩(wěn)壓管保護(hù)運(yùn)放+-AuIuOR1RFVDZ1VDZ2R