《有源滤波器知识》PPT课件.ppt

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 7 3有源滤波器 滤波器的分类 a 根据处理的信号不同分为 b 根据使用的滤波元件不同分为 数字滤波器 模拟滤波器 RC型 LC型 RLC型 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 理想滤波器的幅频特性 低通 通带 高通 带阻 带通 通带 通带 0 707 实际低通滤波器的幅频特性 实际特性 理想特性 阻带 过渡带 通带 一阶滤波器 二阶滤波器 高阶滤波器 无源滤波器 有源滤波器 滤器的阶数越高 性能越好 组成 由电阻 电容 电感等无源器件组成 体积和重量比较大 电感还会引起电磁干扰 a 无源滤波器 电路简单 高频性能好 工作可靠 通带信号有能量损耗 负载效应比较明显 b 有源滤波器 电路体积小 重量轻 通带内的信号可以放大 精度高 性能稳定 易于调试 负载效应小 组成 由电阻 电容和有源器件 如集成运放 组成 可以多级相连 用低阶来构成高阶滤波器 通带范围小 需要直流电源 适用于低频 低压 小功率等场合 1 一阶低通有源滤波器 7 3 2低通有源滤波器 1 电路组成 2 电路分析 a 电路的传递函数 式中 Z1 s Z2 s 故 令 滤波器的通带增益 b 滤波器的频率特性 令s jw 得滤波器的频率特性 式中 即 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 c 滤波器的幅频特性 d 相频特性 讨论幅频和相频特性 a b c wc fc分别称为滤波器的截止角频率 截止频率 滤波器具有低通的特性 3dB 幅频特性曲线 20dB 十倍频 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 2 二阶有源低通滤波器 1 电路组成 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 对节点1 2列节点电压方程 节点1 节点2 由上两式得 其中 电路的品质因数 滤波器的特征角频率 式中 为滤波器的通带增益 b 滤波器的频率特性 令s jw 得滤波器的频率特性 c 滤波器的幅频特性 d 滤波器的相频特性 e 幅频特性分析 当 n时 由式 知 当 n时 电路具有低通滤波器特性 当 n时 幅频特性曲线 这种滤波器称为切比雪夫 Chebyshev 型滤波器 a 特性有峰值 c Q值越小 幅频特性下降得越早 a 特性无峰值 b 通带有衰减 c 幅频特性最平坦 a 无峰值 这种滤波器称为最大平坦或巴特沃斯 Butterworth 型滤波器 巴特沃斯 Butterworth 型滤波器的幅频特性 当 此时的特征角频率wn才是截止角频率wc 40dB 十倍频 1 一阶高通有源滤波器 7 3 3高通有源滤波器 1 低通与高通电路的对偶关系 b 电路分析 2 一阶高通滤波器 a 电路组成 a 传递函数 式中 通带增益 截止角频率 滤波器的频率特性 令 b 频率特性 滤波器的截止频率 c 滤波器的幅频特性 幅频特性曲线 2 二阶高通有源滤波器 1 电路组成 2 电路分析 压控电压源型电路二阶高通有源滤波器 等效方框内的电路 等效电路 对节点3 2列节点电压方程 节点3 节点2 a 传递函数 由以上两式电路的传递函数为 其中 品质因数 通带增益 特征角频率 b 频率特性 令 c 幅频特性 幅频特性曲线 7 3 4带通和带阻有源滤波器 1 二阶带通有源滤波器 1 电路组成 2 电路分析 等效方框内的电路 等效电路 对节点3 2列节点电压方程 节点3 节点2 中心频率 通带增益 品质因数 a 电路的传递函数 得滤波器的频率特性 c 频幅特性 b 频率特性 将s j 代入式 幅频特性分析 电路具有带通特性 知在截止频率上满足 即 求解上式得 d 通频带 由 故滤波器的通频带宽 Q值越大 通频带越窄 滤波器的选择性越强 带通滤波器的幅频特性 2 二阶带阻有源滤波器 1 电路组成 双T选频网络 列节点电压方程 节点2 2 电路分析 a 传递函数 节点3 节点4 式中 其中 故传递函数 得滤波器的频率