第20讲 有源滤波电路精选PPT.ppt

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1、第20讲 有源滤波电路第1页，此课件共18页哦第二十讲第二十讲 有源滤波电路有源滤波电路一、概述二、低通滤波器三、仪表放大器第2页，此课件共18页哦1.滤波电路的功能滤波电路的功能 使指定频段的信号顺利通过，其它频率的信号被衰减。使指定频段的信号顺利通过，其它频率的信号被衰减。2.滤波电路的种类滤波电路的种类低通滤波器（低通滤波器（LPF）通带放大倍数通带放大倍数通带截止频率通带截止频率下降速率下降速率理想幅频特性理想幅频特性无过渡带无过渡带一、概述一、概述用幅频特性描述滤波特性，要研究用幅频特性描述滤波特性，要研究 、(fP、下降速率、下降速率)。第3页，此课件共18页哦高通滤波器（高通滤波

2、器（HPF）带通滤波器（带通滤波器（BPF）带阻滤波器（带阻滤波器（BEF）全通滤波器（全通滤波器（APF）理想滤波器的幅频特性理想滤波器的幅频特性阻容耦合阻容耦合通信电路通信电路抗已知频率的干扰抗已知频率的干扰f-转换转换第4页，此课件共18页哦空载时空载时带负载时带负载时3.无源滤波电路和有源滤波电路无源滤波电路和有源滤波电路 负载变化，通负载变化，通带放大倍数和截带放大倍数和截止频率均变化。止频率均变化。第5页，此课件共18页哦 无源滤波电路的滤波参数随负载变化；有源滤波电路的滤无源滤波电路的滤波参数随负载变化；有源滤波电路的滤波参数不随负载变化，可放大，不能输出高电压大电流。波参数不随

3、负载变化，可放大，不能输出高电压大电流。有源滤波电路有源滤波电路 用电压跟随器用电压跟随器隔离滤波电路与隔离滤波电路与负载电阻负载电阻第6页，此课件共18页哦二、低通滤波器1.同相输入同相输入 对于对于LPF，频率趋于，频率趋于0时的放大倍数即为通带放大倍数。求解时的放大倍数即为通带放大倍数。求解传递函数时，只需将放大倍数中的传递函数时，只需将放大倍数中的 j用用 s 取代即可。取代即可。一阶一阶LPF经拉氏变换得传递函数经拉氏变换得传递函数频率趋于频率趋于0时的放大倍数时的放大倍数为通带放大倍数为通带放大倍数决定于决定于RC环节环节表明进入高频段的表明进入高频段的下降速率为下降速率为20dB

4、/十倍频十倍频（1 1）一阶电路）一阶电路第7页，此课件共18页哦1.同相输入同相输入（1 1）一阶电路：幅频特性）一阶电路：幅频特性 为了使过渡带变窄，需采用为了使过渡带变窄，需采用多阶滤波器，即增加多阶滤波器，即增加RC环节。环节。在在Au(s)表达式分母中表达式分母中s的方次就是的方次就是滤波器的阶数。滤波器的阶数。第8页，此课件共18页哦（2 2）简单二阶）简单二阶LPFLPF截止频率截止频率 fp 0.37f0分析方法：电路引入了负反馈利用节点电流法求解输出电压与输入电分析方法：电路引入了负反馈利用节点电流法求解输出电压与输入电压的关系。压的关系。第9页，此课件共18页哦（3 3）压

5、控电压源二阶）压控电压源二阶LPF LPF 引入正反馈引入正反馈为使为使 fp=f0，且在，且在f=f0时幅频特性按时幅频特性按40dB/十倍频下降。十倍频下降。f0时，时，C1断路，正反馈断开，断路，正反馈断开，放大倍数为通带放大倍数；放大倍数为通带放大倍数；f，C2短路，正反馈不起短路，正反馈不起作用，放大倍数小作用，放大倍数小0；因而有可能在因而有可能在f=f 0时放大倍数等于或大于通带放大倍数。对于时放大倍数等于或大于通带放大倍数。对于不同频率的信号正反馈的强弱不同。不同频率的信号正反馈的强弱不同。第10页，此课件共18页哦压控电压源二阶压控电压源二阶LPFLPF的分析的分析 列列P、

6、M点的节点电流方程，整点的节点电流方程，整理可得：理可得：第11页，此课件共18页哦2.反相输入低通滤波器反相输入低通滤波器积分运算电路的传递函数为积分运算电路的传递函数为加加R2后，后，f0，C 断开，通带放大倍数，断开，通带放大倍数，第12页，此课件共18页哦3.高阶高阶LPF及三种类型二阶及三种类型二阶LPF（1 1）四阶）四阶LPFLPF（2 2）三种二阶）三种二阶LPFLPF巴特沃斯（巴特沃斯（Butterworth）滤波器（）滤波器（Q=0.707），幅频特性无峰值，在），幅频特性无峰值，在f=fo附近的幅频特性曲线为单调减；附近的幅频特性曲线为单调减；切比雪夫（切比雪夫（Cheb

7、yshev）滤波器（）滤波器（Q=1），在），在f=fo附近的截止特性最好，曲线的衰减斜率最陡；附近的截止特性最好，曲线的衰减斜率最陡；贝塞尔（贝塞尔（Bessel）滤波器（）滤波器（Q=0.56），过渡特性最好，相频特性无峰值；），过渡特性最好，相频特性无峰值；第13页，此课件共18页哦三、仪表放大器放大弱信号时必须使放大弱信号时必须使 RiRs,使信号源使信号源内阻变化引起的放大倍数的误差减到最内阻变化引起的放大倍数的误差减到最小：一般使用仪表放大器。小：一般使用仪表放大器。设设uId=uI1-uI2 第14页，此课件共18页哦仪表放大器当当uI1=uI2=uIc输入共模信号时，输入共模信

8、号时，R2中电流为零，中电流为零，uo1=uo2=uIc，输出电压，输出电压uo=0 可见，由三运放构成的仪表放大器具有高增益、高输入可见，由三运放构成的仪表放大器具有高增益、高输入电阻、高共模抑制比，能很好地放大差模信号，抑制共电阻、高共模抑制比，能很好地放大差模信号，抑制共模信号。模信号。第15页，此课件共18页哦运算电路与有源滤波器的比较相同之处相同之处电路中均引入深度负反馈，因而集成运放均工作在线电路中均引入深度负反馈，因而集成运放均工作在线性区。性区。均具有均具有“虚短虚短”和和“虚断虚断”的特点，均可用节点电流法求的特点，均可用节点电流法求解电路。解电路。不同之处不同之处运算电路研

9、究的是时域问题，有源滤波电路研究的是频运算电路研究的是时域问题，有源滤波电路研究的是频域问题；测试时，前者是在输入信号频率不变或直流信域问题；测试时，前者是在输入信号频率不变或直流信号下测量输出电压与输入电压有效值或幅值的关系，后号下测量输出电压与输入电压有效值或幅值的关系，后者是在输入电压幅值不变的情况下测量输出电压幅值与者是在输入电压幅值不变的情况下测量输出电压幅值与输入电压频率的关系。输入电压频率的关系。运算电路用运算关系式描述输出电压与输入电压的关系，有运算电路用运算关系式描述输出电压与输入电压的关系，有源滤波器用电压放大倍数的幅频特性描述滤波特性。源滤波器用电压放大倍数的幅频特性描述滤波特性。第16页，此课件共18页哦第二十讲结束！下一讲将讲述：正弦波振荡电路第17页，此课件共18页哦作业：7.20、7.21、7.22、7.23第18页，此课件共18页哦