有源滤波器(第26讲)2014

1第七章信号处理电路§7.1有源滤波器

7.1.1滤波器的基本概念

7.1.2一阶有源滤波电路

7.1.3二阶有源滤波电路

7.1.4状态变量滤波器

§7.2模拟乘法器

7.2.1对数式模拟乘法器

7.2.2变跨导式模拟乘法器

7.2.3模拟乘法器应用举例2第七章信号处理电路§7.3锁相器电路

7.3.1锁相器的基本概念

7.3.2锁相器的相位模型与系统分析

7.3.3集成锁相环及其应用3

滤波器的主要功能是滤除不需要的频率信号，保留所需的频率信号。简言之，是一种对信号具有频率选择性的电路。广泛用于对模拟信号进行处理、数据传送和干扰抑制等方面。§7.1有源滤波器41.滤波器的分类1).按信号性质分类2).按所用元件分类模拟滤波器和数字滤波器无源滤波器和有源滤波器3).按阶数分类:

一阶，二阶…

高阶7.1.1滤波器的基本概念54).按电路功能分类:低通滤波器；高通滤波器；带通滤波器；带阻滤波器6传递函数：幅频特性相频特性滤波器2.滤波器的传递函数7以一阶无源低通滤波器为例传递函数：RCR令s=jω，则有：81.带负载能力差。2.无放大作用。3.特性不理想，边沿不陡。截止频率处：010.707o截止频率此电路的缺点：9二阶滤波器传递函数的一般形式为：

分子上的系数某一项或两项为零时，可分别对应二阶高通、低通、带通或带阻滤波器的传递函数。二阶高通二阶低通二阶带通二阶带阻10低通滤波器；高通滤波器；带通滤波器；带阻滤波器11图示二阶低通滤波器令则有：12将两级一阶低通滤波器串接？各级互相影响！RCRCR133.滤波器的频率响应特性

不同类型的电路的频率响应特性

（高通、低通等）不同。同类也千差万别。14

以低通为例常用的有：最大幅度平坦型（巴特沃兹型）等纹波型（切比雪夫型）最大时延平坦型（贝塞尔型）（设计使滤波器对通频带内的不同频率的分量信号具有相同的延迟时间，即使φ与ω成正比）。

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有源滤波器的优点：1.不使用电感元件，体积小重量轻。2.有源滤波电路中可加电压串联负反馈，使输入电阻高、输出电阻低，输入输出之间具有良好的隔离。只需把几个低阶滤波电路串起来就可构成高阶滤波电路，无需考虑级间影响。3.除滤波外，还可放大信号，放大倍数容易调节。16

有源滤波器的缺点：1.不宜用于高频。2.不宜在高电压、大电流情况下使用。3.可靠性较差。4.使用时需外接直流电源。177.1.2一阶有源滤波器传递函数中出现

的一次项，故称为一阶滤波器。RR1RFC+-+1.一阶有源低通滤波器18幅频特性：相频特性：19有放大作用3.运放输出，带负载能力强。幅频特性与一阶无源低通滤波器类似电路的特点：2.=o时1.=0

时20如何组成高通滤波器？将低通滤波器中的R、C对调，低通滤波器就变成了高通滤波器。RCR1RF+-+低通滤波器R1RF+-+高通滤波器R212.一阶有源高通滤波器R1RF+-+高通滤波器R22幅频特性：0o237.1.3二阶有源滤波器

二阶有源低通滤波器二阶有源高通滤波器二阶有源带通滤波器二阶有源带阻滤波器24解出：其中：RR1RFC+-+CRP1.二阶有源低通滤波器传递函数中出现

的二次项，故称为二阶滤波器。2526R1=

时：Auf=1，Q=1/2

=o时：RC+-+CRP27RR1RFC+-+RR1RFC+-+由低阶有源滤波器构成高阶有源滤波器例：两个一阶有源滤波器串接构成二阶有源滤波器。分析简单28一阶低通和二阶低通幅频特性曲线的区别：-3dBAF理想低通一阶低通二阶低通阶数越高，幅频特性曲线越接近理想滤波器。0292.二阶有源高通滤波器303.二阶有源带通滤波器313.二阶有源带通滤波器由可解得：32例7.1.1设计一个Q=5,f0=1000Hz的带通滤波器解：可解得：取C=0.01μF,则由取则334.二阶有源带阻滤波器其中：347.1.4状态变量滤波器

由单个运放构成的二阶有源滤波器电路形式简单，但性能参数之间相互关联，不便调整，对R、C元件参数及运放增益的变化敏感，性能稳定性欠佳，且不易实现高Q值的电压传输特性（一般Q≤20）。状态变量滤波器具有以下优点：功能多样化，通用