9.1.3有源濾波器 - 有源濾波器-1

9.1引言模擬信號(hào)的處理電路——有源濾波電路——模擬乘法器——開(kāi)關(guān)電容濾波器——調(diào)制與解調(diào)電路——鎖相環(huán)——傳感器與信號(hào)處理電路之間接口電路，對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行變換，例如將電荷變換為電壓、電流變換為電壓等。第9章信號(hào)的處理與變換模擬信號(hào)的變換電路

濾波就是根據(jù)頻率對(duì)信號(hào)進(jìn)行篩選。濾波器的功能是使輸入信號(hào)中特定范圍內(nèi)的頻率成分通過(guò)，抑制信號(hào)中的其他頻率成分。9.2有源濾波器9.2.1濾波器的分類(lèi)與分析方法低通濾波器(LPF，LowPassFilter)；高通濾波器(HPF，HighPassFilter)；帶通濾波器(BPF，BandPassFilter)；帶阻濾波器(BEF，BandEliminationFilter)；全通濾波器(APF，AllPassFilter)。1.濾波器的分類(lèi)——頻率特性全通濾波器濾波器的幅度頻率特性低通濾波器高通濾波器帶通濾波器帶阻濾波器9.2.1濾波器的分類(lèi)與分析方法低通濾波器的幅頻特性

(1)濾波器的幅度頻率特性

過(guò)渡帶頻段內(nèi)的信號(hào)雖然被抑制，但是仍然能通過(guò)濾波器；因而在設(shè)計(jì)濾波器時(shí)，要求通帶之外的增益下降速度越快越好，即濾波器的過(guò)渡帶越窄，電路的濾波特性越理想。

9.2.1濾波器的分類(lèi)與分析方法(2)無(wú)源濾波器——由電阻及電抗性元件電容、電感組成。無(wú)源低通濾波電路9.2.1濾波器的分類(lèi)與分析方法頻率特性表達(dá)式通帶增益截止頻率空載帶載空載帶負(fù)載無(wú)源濾波電路帶負(fù)載的情況9.2.1濾波器的分類(lèi)與分析方法頻率特性表達(dá)式通帶增益截止頻率空載帶載——由集成運(yùn)放和無(wú)源元件

R、C

組成。(3)有源濾波器一階有源濾波電路電壓跟隨器9.2.1濾波器的分類(lèi)與分析方法傳遞函數(shù)s=j

=j2

f(4)無(wú)源濾波器和有源濾波器的比較

①有源濾波器不使用電感、體積小、重量輕；②無(wú)源濾波器的濾波參數(shù)隨負(fù)載變化；有源濾波器使用了集成運(yùn)放，輸入阻抗高，輸出阻抗低，對(duì)信號(hào)具有緩沖作用，濾波參數(shù)不隨負(fù)載變化；③有源濾波器在濾波的同時(shí)對(duì)信號(hào)具有放大作用，避免了信號(hào)的過(guò)度衰減；④有源濾波器只適用于信號(hào)處理，不適于高電壓、大電流的負(fù)載；直流電源和大功率電子設(shè)備中均采用無(wú)源濾波器。9.2.1濾波器的分類(lèi)與分析方法2.濾波器的分析方法

(1)用傳遞函數(shù)來(lái)表征濾波器的傳輸特性。有源濾波電路中的集成運(yùn)放工作在線性區(qū)，根據(jù)運(yùn)放的“虛短”、“虛斷”特性，運(yùn)用節(jié)點(diǎn)電流法或疊加定理，列出電路在頻域內(nèi)的方程，求取電路的傳遞函數(shù)。

(2)將s=j

代入傳遞函數(shù)中，得到頻率特性方程，進(jìn)而解出濾波電路的通帶增益

(也稱通帶電壓放大倍數(shù))、通帶截止頻率；畫(huà)出濾波電路的幅頻特性和相頻特性。

(3)濾波器的階數(shù)取決于電路中RC環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)，即由傳遞函數(shù)的分母中拉氏算子“s”的最高冪數(shù)確定。一階濾波器過(guò)渡帶的變化速率為

20dB/十倍頻，二階濾波器過(guò)渡帶的變化速率為

40dB/十倍頻。若是n階濾波器則過(guò)渡帶的變化速率為

20ndB/十倍頻。頻率特性方程同相輸入一階低通濾波器1.一階低通濾波器9.2.2有源低通濾波