有源滤波器知识.pptx

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1、滤波器的分类a.根据处理的信号不同分为 b.根据使用的滤波元件不同分为数字滤波器模拟滤波器RC型LC型RLC型第1页/共59页c.根据工作频率不同分为低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器全通滤波器第2页/共59页fA0理想滤波器的幅频特性低通fA0通带高通带阻带通通带通带通带通带Af0fA0第3页/共59页0fA0.707实际低通滤波器的幅频特性实际特性理想特性阻带过渡带通带第4页/共59页d.根据滤波器的阶数分 一阶滤波器二阶滤波器高阶滤波器e.根据采用的元器件不同分无源滤波器有源滤波器滤器的阶数越高，性能越好。第5页/共59页组成:由电阻、电容、电感等无源器件组成。体积和重量比较大，电

2、感还会引起电磁干扰。(a)无源滤波器电路简单高频性能好工作可靠优点通带信号有能量损耗负载效应比较明显缺点CRRL无源高通滤波器第6页/共59页(b)有源滤波器电路体积小、重量轻。通带内的信号可以放大。精度高、性能稳定、易于调试。负载效应小。组成：由电阻、电容和有源器件（如集成运放）组成。优点可以多级相连，用低阶来构成高阶滤波器。第7页/共59页通带范围小。需要直流电源。适用于低频、低压、小功率等场合。缺点第8页/共59页1.一阶低通有源滤波器一阶低通有源滤波器7.3.2 低通有源滤波器(1)电路组成(2)电路分析 a.电路的传递函数电路的传递函数+_+第9页/共59页式中Z1(s)Z2(s)故

3、+_+第10页/共59页令令滤波器的通带增益+_+第11页/共59页b.滤波器的频率特性令 s=j，得滤波器的频率特性第12页/共59页式中即因电路的频率特性与f 的一次方有关故称之为一阶RC有源滤波器第13页/共59页c.滤波器的幅频特性由得d.相频特性第14页/共59页讨论幅频和相频特性(a)(b)(c)c、fc分别称为滤波器的截止角频率、截止频率。滤波器具有低通的特性。第15页/共59页3dB020lg|A(j)|/dB幅频特性曲线20dB/十倍频幅频特性曲线由第16页/共59页(3)一阶滤波器特点 a.电路简单。b.过渡带的衰减慢，衰减速率20dB/十倍频。第17页/共59页2.二阶有

4、源低通滤波器二阶有源低通滤波器(1)电路组成(2)电路分析a.电路的传递函数电路的传递函数无限增益多路反馈型二阶有源低通滤波器12+_+_._+第18页/共59页对节点1、2列节点电压方程节点1节点212+_+_._+第19页/共59页由上两式得其中其中电路的品质因数滤波器的特征角频率第20页/共59页式中为滤波器的通带增益b.滤波器的频率特性令 s=j，得滤波器的频率特性第21页/共59页c.滤波器的幅频特性由得d.滤波器的相频特性第22页/共59页e.幅频特性分析当 n时，电路具有低通滤波器特性第23页/共59页当=n时由式知或第24页/共59页幅频特性曲线10310Q=105210.70

5、70.540第25页/共59页这种滤波器称为切比雪夫（Chebyshev）型滤波器a.特性有峰值。10 310Q=105210.7070.540当时b.Q值越大，尖峰越高。越高。c.当 时，电路将产生自激振荡。将产生自激振荡。d.过渡带衰减速度较快。速度较快。第26页/共59页c.Q值越小，幅频特性下降得越早。a.特性无峰值。b.通带有衰减。当时10 310Q=105210.7070.540第27页/共59页c.幅频特性最平坦a.无峰值这种滤波器称为最大平坦或巴特沃斯（Butterworth）型滤波器。当时10 310Q=105210.7070.540b.在n的频域下降量最小下降量最小第28页

6、/共59页巴特沃斯（Butterworth）型滤波器的幅频特性当此时的特征角频率n才是截止角频率c。10 3104040dB/十倍频第29页/共59页1一阶高通有源滤波器 7.3.3 高通有源滤波器(1)低通与高通电路的对偶关系C换成RR换成C第30页/共59页b.电路分析电路分析(2)一阶高通滤波器a.电路组成电路组成(a)传递函数传递函数Z1(s)Z2(s)+_+_第31页/共59页式中式中通带增益截止角频率+_+_第32页/共59页滤波器的频率特性令(b)频率特性频率特性由得滤波器的截止频率第33页/共59页(c)滤波器的幅频特性由得幅频特性曲线o十倍频第34页/共59页 2二阶高通有源

7、滤波器(1)电路组成(2)电路分析压控电压源型电路二阶高通有源滤波器 +_+_+_A第35页/共59页等效方框内的电路等效电路 A03 2+_+_+_A第36页/共59页对节点3、2列节点电压方程 节点3节点2a.传递函数 A03 2+第37页/共59页由以上两式电路的传递函数为 其中其中品质因数通带增益特征角频率第38页/共59页b.频率特性 令由得c.幅频特性第39页/共59页幅频特性曲线103Q=105210.7070.5第40页/共59页7.3.4 带通和带阻有源滤波器1 二阶带通有源滤波器(1)电路组成(2)电路分析 32 +_+A第41页/共59页等效方框内的电路等效电路 32+_

8、+A 32 _+A0第42页/共59页对节点3、2列节点电压方程 节点3节点2 32 _+A0第43页/共59页中心频率通带增益通带增益品质因数品质因数a.电路的传递函数第44页/共59页得滤波器的频率特性c.频幅特性 b.频率特性将s=j 代入式第45页/共59页幅频特性分析当 时，(a)当 时，(b)当 时，(c)电路具有带通特性称为中心角频率第46页/共59页知 在截止频率上满足即求解上式得d.通频带由第47页/共59页故 滤波器的通频带宽Q值越大，通频带越窄，滤波器的选择性越强。第48页/共59页Q=105210.502040/o10.1dBAjA/|)(|lg200带通滤波器的幅频特

9、性第49页/共59页2二阶带阻有源滤波器(1)电路组成C2CR32RCR/24+_+_+_双T选频网络第50页/共59页列节点电压方程节点2(2)电路分析a.传递函数节点3C2CR32RCR/24+_+_+_第51页/共59页节点4式中 C2CR32RCR/24+_+_+_第52页/共59页其中：其中：故 传递函数第53页/共59页得滤波器的频率特性将s=j 代入式b.频率特性第54页/共59页c.滤波器的幅频特性幅频特性分析当 时，(a)当 时，(b)当 时，(c)电路具有带阻特性为中心角频率第55页/共59页解之得截止角频率 上限d.滤波器的阻带下限令 第56页/共59页故 滤波器的阻带宽为第57页/共59页带通滤波器幅频特性11000.1-50Q小Q大第58页/共59页感谢您的观看！第59页/共59页