2022年模拟电子技术课程要点 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 模拟电子技术课程要点个人资料整理仅限学习使用20）7 3 有源滤波电路 7 3滤波电路的基础学问于对信号的频率具有挑选性的电路称为滤波电路,它只充许肯定频率范畴内的信号通过,而对不需要的频率重量尽可能加以抑制或减弱；、 滤波电路的种类 对滤波器频率特性的要求通常把能够通过滤波器的信号频率范畴叫做滤波器的“通带 ” 即通频带）；在通带内,滤波器的增益或传输系数 输出量与输入量之比）应保持为常数；滤波器应加以抑制或减弱的信号频率范畴称为阻带,在阻带内,滤波器的增益应当为零或很小；滤波器的分类依据通带和阻带的频率范畴,滤波器可分为以下四种： 其功能是

2、通过从直流到某一上限频率 的低频信号,而对超过 的全部频率重量全部加以抑制；其抱负频率特性如图 7.4.1 所示； 其特点是从零到某一频率下限范畴内为阻带,高于 的频率范畴均为通带；其抱负频率特性如图 7.4.1b 所示；名师归纳总结 第 1 页,共 6 页其特点是从频率下限到的频率范畴为通带,频率从零到以及从到均为阻带,其抱负频率特性如图7.4.1 c所示；在带通滤波器中,从频率下限到的频率范畴叫做带通滤波器的“ 通频带 ”或 “带宽 ” B- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - W,即；个人资料整理仅限学习使用 到的频率范畴为阻带,除此之外其抱负频率特性

3、如图7.4.1 所示；即从频率下限的范畴均为通带；二、滤波器的幅频特性图 7.4.1 为抱负滤波器特性,任何实际的应用 电路是不行能具备这样的幅频特性,而是在通 带和阻带之间存在过渡带；图 7.4.2 为低通滤波器的实际幅频特性；图中 为通带中输出电压与输入电压之比,称为通带放大倍数,同为通带截止频率；从到时定义时的频率接近零的频段为过渡带；趋近于零的频段称为阻带；三、无源滤波电路有源滤波电路无源滤波器波由无源元件组成的滤波电路称为“无源滤波器 ”；其工作特点是：电路结构简洁,但滤效果往往不够理想；对所需的有用信号的衰减比较大,特殊是在高阶滤波器中,这种衰减更为严峻！所以,在 实际应用中,无源

4、滤波 器通常与放大电路协作,通过放大电路的放大 作用来补偿滤波器对有 用信号的衰减；1、无源低通滤波器最简洁的 RC无源低通滤 波电路如图 7.4.3所示,该电路在不带负载条件下,频率从零到无穷大时的电压增益：名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用写出传递函数为无源滤波电路最突出问题是带负载的才能差,带上负载后一方面使增益下降,另方面仍使截止频率发生转变,解决的方法是采纳有源滤波电路；有源滤波电路由无源滤波网络和集成运算放大器共同组成的滤波器称为“ 有源滤波器 ” ；其工作特点是在完成滤波任务的

5、同时,可通过运算放大器的放大作用使电路对所需的有用信号进行放大,由于集成运放具有开环电压放大倍数很高,输入电阻大而输出电阻小等多种优点,因此,有源滤波器的整体性能要比无源滤波器好；四、有源滤波电路的传递函数有源滤波电路通常采纳“拉氏变换 ”的方法进行分析；先将电路中的电压和电流变换成“象函数”和,然后将电路中的 R、C等元件的阻抗变换成“ 运算阻抗 ” 电阻,电容,电感 的形式,列写出对应电路的关系式并求出其输入与输出之间的“ 传递函数 ” ,最终应用 “拉氏反变换 ”即可求出表示输出量与输入量在时域内的微分方程式；对于反相输入的运放电路,其输出量与输入量之间的象函数为：而传递函数为：依据所求

6、出的传递函数,依据分母上 s的方次可将有源滤波器划分为一阶、二阶及更高阶；通常情形下,滤波器的阶数越高,其幅频特性曲线上从通带到阻带的分界线愈陡直；7.3.2 低通滤波器一、同相输入低通滤波器 1 . 阶电路 为了提高上述滤波电路的带负载才能,可在滤波电路名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用和负载 之间接入由运放组成的电压跟随器,从而构成最简洁的有源低通滤波器；由于电压跟随器的电压放大倍数为1,以及很低的输出电阻,因此其带负载的才能将远高于无源滤波器；假如要求上述电路不仅能滤波,而且能放大,可

7、以把电压跟随器改为同相比例运算 电路,如图 7.4.5 所示；这种有源低通滤波器的传递函数为：由于传递函数分母上s的方次为 1,所以这种滤波器是一阶的；将上式中的s换成 j ,就可以求得该电路的频率特性； 设表示该电路的 “ 特点角频率 ” ,就令 可得通带放大倍数为 7.3.7 为特点频率；这样,上式变为： 7.3.6 而该低通滤波器的“上限截止频率 ”为：对应的对数幅频特性如图 7.4.6 所示： 2 简洁二阶电路名师归纳总结 为了加大在时对数幅频特性下降的斜率,必需提高滤波器的阶数,可用两节RC无源第 4 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - -

8、- - 电路串接组成如图个人资料整理仅限学习使用7.4.7所示的简洁二阶低通滤波器；该电路的传递函数为 7.3.9 由于式中分母上 s的方次为,所以这种滤波器是二阶的；同样,令 和,可得这种滤波器的频率特性为 7.3.10 而通带截止频率为： 7.3.11 从图中可看出,在其对数幅频特性如图 7.4.8 所示；时,特性曲线的下降斜率为十倍频程,比一阶低通滤波器快一倍；然而,在邻近的对数幅频特性与抱负的0dB线的差值也要大于一阶低通滤波器,这是其不足之处； 3 . 压控电压源二阶低通滤波电路为改善简洁二阶低通滤波器的幅频特性,应设法在邻近使滤波器的电压放大倍数增大；改进后的电路如图 7.4.9所

9、示；从图中可看出,这是一个同时应用负反馈和正反馈的运放应用电路；该电路的传递函数为： 7.3.14 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用可以看出,这种滤波器的 应小于,否就滤波器不能稳固工作；同样令,其频率特性为： 7.3.15 将上式与式 7.4.10 ）相比,可以看出差别只 分母中虚部的系数不同；当 和 时,上述两式近似相等；只在 邻近两者有较大的差别；令 表示对数幅频特性在 处的值与通带的 之比；取不同的值,画出该滤波器的对数幅频特性如图 7.4.10 所示；从图中可看出,在邻近,其对数幅频特性得到提高,因此,取合适的Q值,可使它的幅频特性更接近抱负的外形；作业 7.19 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页