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文檔簡介

第7章信號處理電路7.1有源濾波器7.2模擬乘法器7.3鎖相環(huán)電路7.1有源濾波器7.1.1濾波器的基本概念7.1.2一階有源濾波電路7.1.3二階有源濾波電路*7.1.4狀態(tài)變量濾波器

有源濾波器實際上是一種具有特定頻率響應的放大器。它是在運算放大器的基礎上增加一些R、C等無源元件而構成的。通常有源濾波器分為：低通濾波器（LPF）高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）帶阻濾波器（BEF）它們的幅度頻率特性曲線如圖所示。

1.濾波器的分類7.1.1濾波器的基本概念2.濾波器的用途

濾波器主要用來濾除信號中無用的頻率成分，例如，有一個較低頻率的信號，其中包含一些較高頻率成分的干擾。濾波過程如圖所示。3.濾波器的傳遞函數(shù)一階低通網絡一階高通網絡二階低通網絡高階網絡特性——n階

一般而言，實際高階濾波電路可由若干一階，二階濾波電路級聯(lián)而成。濾波器的頻率響應特性4.

通濾波器的主要技術指標（1）通帶增益Auf

通帶增益是指濾波器在通頻帶內的電壓放大倍數(shù)。性能良好的LPF通帶內的幅頻特性曲線是平坦的，阻帶內的電壓放大倍數(shù)基本為零。

（2）通帶截止頻率fo與放大電路的截止頻率相同。通帶與阻帶之間稱為過渡帶，過渡帶越窄，說明濾波器的選擇性越好。7.1.2.

一階有源濾波電路

一階低通濾波器的電路如圖。圖中虛線為理想的情況，實線為實際的情況。特點是電路簡單，阻帶衰減太慢，選擇性較差。當f=0時，通帶內的增益為該傳遞函數(shù)式的樣子與一階RC低通網絡的頻響表達式差不多，只是后者缺少通帶增益Auf這一項。一階低通濾波器的傳遞函數(shù)如下其中1.二階低通有源濾波電路

為了改善濾波效果，再加一節(jié)RC低通濾波環(huán)節(jié)，構成簡單的二階有源濾波電路。7.1.3.二階有源濾波電路（2）傳遞函數(shù)設C1=C2=C（1）通帶增益（1）二階壓控LPF

二階壓控型低通有源濾波器如圖所示。其中的一個電容器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。

二階壓控型低通濾波器

（2）傳遞函數(shù)上式表明，該濾波器的通帶增益應小于3，才能保障電路穩(wěn)定工作。對于節(jié)點U1,可以列出方程聯(lián)立求解以上三式，可得LPF的傳遞函數(shù)(3）頻率響應

由傳遞函數(shù)可以寫出頻率響應的表達式當時，上式可以化簡為定義有源濾波器的等效品質因數(shù)Q值當時，Q>1，在處的電壓增益將大于，幅頻特性將抬高

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。

二階壓控型有源高通濾波器的電路圖2.二階高通有源濾波器(HPF)

(1)通帶增益(2)傳遞函數(shù)

(3)頻率響應

令

則可得出頻響表達式3.二階帶通有源濾波器(BPF)帶通

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