二階濾波電路

1、二階濾波電路第1頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日 有源濾波器實際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。它是在運算放大器的基礎(chǔ)上增加一些R、C等無源元件而構(gòu)成的。 低通濾波器（LPF） 高通濾波器（HPF） 帶通濾波器（BPF） 帶阻濾波器（BEF）有源濾波電路的分類第2頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日 低通濾波器的主要技術(shù)指標（1）通帶增益Avp 通帶增益是指濾波器在通頻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)，性能良好的LPF通帶內(nèi)的幅頻特性曲線是平坦的，阻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)基本為零。 （2）通帶截止頻率fp 其定義與放大電路的上限截止頻率相同。通帶與阻帶之間稱為過渡帶

2、，過渡帶越窄，說明濾波器的選擇性越好。 第3頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日一階有源濾波器 電路特點是電路簡單，阻帶衰減太慢，選擇性較差。RC低通 電壓放大倍數(shù) (傳遞函數(shù))為2.傳遞函數(shù)當 f = 0時，電容視為開路，通帶內(nèi)的增益為1.通帶增益第4頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日3.幅頻響應(yīng)一階LPF的幅頻特性曲線 第5頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日 簡單二階低通有源濾波器 為了使輸出電壓在高頻段以更快的速率下降，以改善濾波效果，再加一節(jié)RC低通濾波環(huán)節(jié)，稱為二階有源濾波電路。它比一階低通濾波器的濾波效果更好。 二階L

3、PF二階LPF的幅頻特性曲線第6頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日（1）通帶增益 當 f = 0, 或頻率很低時，各電容視為開路，通帶內(nèi)的增益為 （2）傳遞函數(shù) 通常有C1=C2=C，聯(lián)立求解以上三式，可得濾波器的傳遞函數(shù)第7頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日 (3)通帶截止頻率 將s換成 j，令 ,可得解得截止頻率當 時，上式分母的模 與理想的二階波特圖相比，在超過 以后，幅頻特性以-40 dB/dec的速率下降，比一階的下降快。但在通帶截止頻率 之間幅頻特性下降的還不夠快。第8頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日 二階壓控型低

4、通有源濾波器中的一個電容器C1原來是接地的，現(xiàn)在改接到輸出端。顯然C1的改接不影響通帶增益。 二階壓控型LPF 二階壓控型低通濾波器二階壓控型LPF的幅頻特性第9頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日 2.二階壓控型LPF的傳遞函數(shù)上式表明，該濾波器的通帶增益應(yīng)小于3，才能保障電路穩(wěn)定工作。N節(jié)點的電流方程：聯(lián)立求解以上三式，可得LPF的傳遞函數(shù)第10頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日3.頻率響應(yīng) 由傳遞函數(shù)可以寫出頻率響應(yīng)的表達式當 時，上式可以化簡為 定義有源濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q值為 時的電壓放大倍數(shù)的模與通帶增益之比 第11頁，共24頁，2022年，

5、5月20日，8點29分，星期日 以上兩式表明，當 時，Q1，在 處的電壓增益將大于 ，幅頻特性在 處將抬高。 當 3時，Q =，有源濾波器自激。由于將 接到輸出端，等于在高頻端給LPF加了一點正反饋，所以在高頻端的放大倍數(shù)有所抬高，甚至可能引起自激。第12頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日二階反相型低通有源濾波器 二階反相型LPF是在反相比例積分器的輸入端再加一節(jié)RC低通電路而構(gòu)成。 反相型二階LFP 改進型反饋反相二階LFP第13頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日 由圖傳遞函數(shù)為頻率響應(yīng)為 N節(jié)點的電流方程以上各式中第14頁，共24頁，2022年，

6、5月20日，8點29分，星期日 二階壓控型HPF有源高通濾波器由此繪出的頻率響應(yīng)特性曲線 (1)通帶增益(2)傳遞函數(shù) (3)頻率響應(yīng) 令 則可得出頻響表達式第15頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日結(jié)論：當 時，幅頻特性曲線的斜率 為+40 dB/dec； 當 3時，電路自激。 二階壓控型HPF 頻率響應(yīng)第16頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日 有源帶通濾波器(BPF) 和帶阻濾波器(BEF)二階壓控型BPF二階壓控型BEF 帶通濾波器是由低通RC環(huán)節(jié)和高通RC環(huán)節(jié)組合而成的。要將高通的下限截止頻率設(shè)置的小于低通的上限截止頻率。反之則為帶阻濾波器。

7、要想獲得好的濾波特性，一般需要較高的階數(shù)。濾波器的設(shè)計計算十分麻煩，需要時可借助于工程計算曲線和有關(guān)計算機輔助設(shè)計軟件。 有源帶通濾波器(BPF) 和帶阻濾波器(BEF)第17頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日解：根據(jù)f 0 ，選取C再求R。1. C的容量不易超過 。 因大容量的電容器體積大， 價格高，應(yīng)盡量避免使用。 取計算出 ，取例1: 要求二階壓控型LPF的 Q值為0.7，試求電路中的電阻、電容值。第18頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日2根據(jù)值求 和 ，因為 時 ， ，根據(jù) 與 、 的關(guān)系，集成運放兩輸 入端外接電阻的對稱條件解得：第19頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日實驗八 運算放大器在信號方面的應(yīng)用調(diào)零電路調(diào)整RW使輸出為零。第20頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日1.反相比例放大器測量u0=？，計算Auf = u0/ui 。ui第21頁，共24頁，2022年，5月20日，8點29分，星期日2.同相比例放大器ui測量u0=？，計算Auf = u0/ui 。第22頁，共24頁，2022年，5月20日，