6-RC有源濾波器快速設(shè)計(jì)

1、6-RC有源濾波器快速設(shè)計(jì)第一頁(yè)，共22頁(yè)。1. 濾波器的基礎(chǔ)知識(shí)2第二頁(yè)，共22頁(yè)。3功能: 允許信號(hào)中某一部分頻率的分量通過。通帶: 能夠通過信號(hào)的頻率范圍。阻帶: 不能夠通過信號(hào)的頻率范圍。截止頻率: 通帶和阻帶之間的分界頻率。 第三頁(yè)，共22頁(yè)。4濾波器的分類a. 根據(jù)處理的信號(hào)不同分為 b. 根據(jù)使用的濾波元件不同分為數(shù)字濾波器模擬濾波器RC型LC型RLC型c. 根據(jù)工作頻率不同分為低通濾波器高通濾波器帶通濾波器帶阻濾波器全通濾波器第四頁(yè)，共22頁(yè)。50fA0.707實(shí)際低通濾波器的幅頻特性實(shí)際特性理想特性阻帶過渡帶通帶第五頁(yè)，共22頁(yè)。6d. 根據(jù)濾波器的階數(shù)一階濾波器二階濾波器高

2、階濾波器e. 根據(jù)采用的元器件不同無源濾波器有源濾波器濾波器的階數(shù)越高，性能越好。第六頁(yè)，共22頁(yè)。7組成: 由電阻、電容、電感等無源器件組成。體積和重量比較大，電感還會(huì)引起電磁干擾。(a) 無源濾波器電路簡(jiǎn)單高頻性能好工作可靠?jī)?yōu)點(diǎn)通帶信號(hào)有能量損耗負(fù)載效應(yīng)比較明顯缺點(diǎn)CRRL無源高通濾波器第七頁(yè)，共22頁(yè)。8(b) 有源濾波器電路體積小、重量輕。通帶內(nèi)的信號(hào)可以放大。精度高、性能穩(wěn)定、易于調(diào)試。負(fù)載效應(yīng)小。組成：由電阻、電容和有源器件（如集成運(yùn)放）組成。優(yōu)點(diǎn)可以多級(jí)相連，用低階來構(gòu)成高階濾波器。通帶范圍小，受到運(yùn)放的限制。需要直流電源。適用于低頻、低壓、小功率等場(chǎng)合。缺點(diǎn)第八頁(yè)，共22頁(yè)。9

3、一階低通和二階低通幅頻特性曲線的區(qū)別0-3dbAF理想低通一階低通二階低通階數(shù)越高，幅頻特性曲線越接近理想濾波器第九頁(yè)，共22頁(yè)。2. 低通有源濾波器10第十頁(yè)，共22頁(yè)。11電路由RC低通 同相比例放大器組成同相比例放大器有uou+ui電路的傳遞函數(shù)為電路特點(diǎn):具有較高輸入電阻和較低的輸出電阻，還具有電壓放大作用。由于式中s為一次冪，所以稱一階LPF。 1）一階低通有源濾波器第十一頁(yè)，共22頁(yè)。12U一級(jí)RC二級(jí)RC同相比例運(yùn)算電路uou+2）簡(jiǎn)單二階低通有源濾波電路 第十二頁(yè)，共22頁(yè)。13 3) 二階壓控電壓源低通濾波電路 簡(jiǎn)單的二階低通濾波器可在一階的基礎(chǔ)上，加一節(jié)無源RC低通濾波環(huán)節(jié)

4、就可構(gòu)成。只不過這種電路在f0附近，幅頻特性與理想特性之差比一階的還大。將電容C1改接至運(yùn)放輸出端，組成二階壓控電壓源低通濾波電路。對(duì)此電路可列出方程式R4-+Uo(S)R3R2C1Ui(S)U+(S)CR1M 二階壓控電壓源低通濾波電路（1）（2）第十三頁(yè)，共22頁(yè)。14（4） 二階MFB有源低通濾波器無限增益多路反饋型二階有源低通濾波器它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。二階反相型LPF的改進(jìn)電路 ；輸出端通過C1、R2形成兩條反饋支路，故稱為無限增益多路反饋電路。12+_+_._+第十四頁(yè)，共22頁(yè)。15常用有源濾波器傳遞函數(shù)的一般表達(dá)式 濾波器類型 傳遞函數(shù) 通帶增

5、益 一階低通濾波器 一階高通濾波器 二階低通濾波器 二階高通濾波器 二階帶通濾波器 二階帶阻濾波器 第十五頁(yè)，共22頁(yè)。3.快速設(shè)計(jì)方法-濾波器特性的逼近 理想濾波器要求幅頻特性A(w)在通帶內(nèi)為一常數(shù)，在阻帶內(nèi)為零，沒有過渡帶，還要求群延時(shí)函數(shù)在通帶內(nèi)為一常量，這在物理上是無法實(shí)現(xiàn)的。實(shí)踐中往往選擇適當(dāng)逼近方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)理想濾波器的最佳逼近。測(cè)控系統(tǒng)中常用的三種逼近方法為： 巴特沃斯逼近 Butterworth 切比雪夫逼近 Chebyshev 貝賽爾逼近 Bessel16第十六頁(yè)，共22頁(yè)。設(shè)計(jì)例：設(shè)計(jì)一個(gè)二階壓控電壓源低通濾波器，要求截止頻率fc=2kHz,增益Av=2。17R3 33.7

6、5kR4 33.75kR1 5.63kC 0.01uFR2 11.2kC1 0.01uF第十七頁(yè)，共22頁(yè)。18第十八頁(yè)，共22頁(yè)。（2）根據(jù)截止頻率fc ，查圖確定電容的標(biāo)稱值，使其滿足 K=100/(fc*C), K的 取值范圍：1K10.19第十九頁(yè)，共22頁(yè)。20取c=0.01uf ，算得 K5。取c=0.01uf ，算得 K5。取c1=0.01uf ， K1時(shí)的電阻，R1=1.126K, R2=2.25K, R3=6.752KR4=6.752K第二十頁(yè)，共22頁(yè)。四、濾波器設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 3、運(yùn)放的選用：應(yīng)根據(jù)工作頻率范圍選擇合適的運(yùn)放。在構(gòu)成較高頻率的有源濾波器時(shí)，不但應(yīng)選用增益帶寬積高的，且要注意選擇轉(zhuǎn)換速率SR高的運(yùn)放。211、利用濾波器串聯(lián)的方式，可以實(shí)現(xiàn)高階濾波器。 例：一階二階低通三階低通2、利用濾波器串