第19讲_有源滤波电路

1 第二十四讲有源滤波电路 一 概述 二 低通滤波器 三 高通 带通 带阻滤波器 四 状态变量型滤波器 2 1 滤波电路的功能使指定频段的信号顺利通过 其它频率信号被衰减 2 滤波电路的种类 按工作f LPF HPF BPF BEF APF按电路组成 无源滤波器 有源滤波器 低通滤波器 LPF f 0 Aup通带放大倍数 通带截止频率 理想幅频特性无过渡带 7 3 1基础知识 下降速率 用幅频特性描述滤波特性 要研究Aup Au fP 下降速率 7 3有源滤波电路 3 a 高通滤波器 HPF b 带通滤波器 BPF c 带阻滤波器 BEF d 全通滤波器 APF 理想滤波器的幅频特性 阻容耦合 通信电路 抗已知频率的干扰 f 转换 4 空载时 带负载时 3 无源和有源滤波电路 Aup 1 负载能力差 RL Aup fp 通带放大倍数 截止频率 5 无源滤波电路的滤波参数随负载变化 有源滤波电路的滤波参数不随负载变化 可放大 不适合高电压大电流负载 适用于信号处理 有源滤波电路 用电压跟随器隔离滤波电路与负载电阻 理想情况 Rif Rof 0 Uo Up Uo仅取决于RC值 不受RL影响 6 7 3 2低通滤波器1 同相输入低通滤波器 求解传递函数Au s 时 只需将放大倍数中的j 用s 象函数 取代即可 s的方次就是滤波器的阶数 f 0时的Au为通带放大倍数Aup 高频段的下降速率为 20dB 十倍频 1 一阶电路 一个RC环节 一阶LPF UN UP f 0时 f从0 7 一阶电路的幅频特性 Au fP表达式与无源LPF相同 压 串 负 Ro 负载能力 问题 20dB 十倍频 滤波效果不理想 8 2 简单二阶LPF 截止频率fp 0 37f0 利用节点电流法求解输出电压与输入电压的关系 令C1 C2 C 图7 3 7 9 3 压控电压源二阶LPF 为使fp f0 且在f f0时幅频特性按 40dB 十倍频下降 改接C1 引入电压反馈 极性随f不同 f 0时 1 j C1 正反馈很弱 Au Aup f C2短路 正反馈不起作用 Au 0 定性分析 单节低通RC电路 f fP 45o 两节RC 90o即f fP 90o 正反馈 Au f fP f 10fP 单节RC 90o 两节 180o 负反馈 Au 40dB 十倍频 图7 3 9 10 压控电压源二阶LPF定量分析 列P M点的节点电流方程 整理可得 Q越大 f f0处 Au 值越大 当Aup 3时 Q Au Uo Ui f0处自激 不自激条件 Aup 1 R2 R1 3 R2 2R1 11 2 反相输入LPF 如果R2 积分运算电路 f 0时 Aup Aup R2 积分电路 f 0 Au 12 7 3 3其它有源滤波电路1 高通滤波电路 HPF 与LPF有对偶性 将LPF的电阻和电容互换 就可得一阶HPF 简单二阶HPF 压控电压源二阶HPF电路 13 有源二阶HPF 40dB 十倍频 HPF LPF 镜像 图7 3 16 14 2 带通滤波器 BPF 1 组成 LPF HPF 串联 压控电压源二阶带通滤波电路 fPL fPH 15 2 二阶带通滤波电路分析 同相运算 通带放大倍数 中心频率 16 2 二阶BPF幅频特性 Q越大 Aup愈大 曲线越尖锐 选择性越好 但fbw愈窄 调整R Rf值 可改变fbw 17 3 带阻滤波器 BEF fPH fPL 1 组成 LPF HPF 并联 双T型BEF 18 2 有源带阻滤波电路分析 f fPH C C R 2通路 f fPL R R 2C通路 fPLfPH 阻断 19 第七章信号的运算和处理一 重点掌握的内容1 理想集成运放的概念 各项指标 虚短 和 虚断 的含义 2 比例电路 反相输入求和电路 积分电路的工作原理及运算关系 输出uO和输入uI间关系 3 低通 高通 带通和带阻滤波电路的功能及根据要求选择合适的滤波电路 二 一般掌握的内容1 同相输入求和电路及微分电路的工作原理及运算关系 典型题例 自测题 二 习题7 6 7 10 7 11 7 19 20 作业 7 6 c d 7 10 b 7 117 19 21 7 3 4状态变量型滤波器 要点 将比例 积分 求和等基本运算电路组合成自由设置传递函数 实现各种滤波功能的电路 称为状态变量型滤波器 通带放大倍数决定于负反馈网络 利用 逆运算 方法 f 0时负反馈最强 A1输出电压 0 f 时C相当