《有源滤波器原理》PPT课件.ppt

上传人:小飞机 文档编号:5530095 上传时间:2023-07-18 格式:PPT 页数:27 大小:496.50KB
返回 下载 相关 举报
《有源滤波器原理》PPT课件.ppt_第1页
第1页 / 共27页
《有源滤波器原理》PPT课件.ppt_第2页
第2页 / 共27页
《有源滤波器原理》PPT课件.ppt_第3页
第3页 / 共27页
《有源滤波器原理》PPT课件.ppt_第4页
第4页 / 共27页
《有源滤波器原理》PPT课件.ppt_第5页
第5页 / 共27页
点击查看更多>>
资源描述

《《有源滤波器原理》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《有源滤波器原理》PPT课件.ppt(27页珍藏版)》请在三一办公上搜索。

1、模拟电子技术基础,安徽理工大学电气工程系,主讲:黄友锐,第十五讲,13 有 源 滤 波 器,13.1 概述13.2 有源低通滤波器(LPF)13.3 有源高通滤波器(HPF)13.4 有源带通滤波器(BPF)和 带阻滤波器(BEF),13.1.1 滤波器的分类13.1.2 滤波器的用途,13.1 概述,有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。它是在运算放大器的基础上增加一些R、C等无源元件而构成的。通常有源滤波器分为:低通滤波器(LPF)高通滤波器(HPF)带通滤波器(BPF)带阻滤波器(BEF)它们的幅度频率特性曲线如图13.01所示。,13.1.1 滤 波 器 的 分 类,图13.

2、01 有源滤波器的频响,滤波器也可以由无源的电抗性元件或晶体构成,称为无源滤波器或晶体滤波器。,13.1.2 滤波器的用途,滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分,例如,有一个较低频率的信号,其中包含一些较高频率成分的干扰。滤波过程如图13.02所示。图13.02 滤波过程,13.2 有源低通滤波器(LPF),13.2.1 低通滤波器的主要技术指标13.2.2 简单一阶低通有源滤波器13.2.3 简单二阶低通有源滤波器13.2.4 二阶压控型低通有源滤波器13.2.5 二阶反相型低通有源滤波器,13.2.1 低通滤波器的主要技术指标,(1)通带增益Avp 通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大

3、倍数,如图13.03所示。性能良好的LPF通带内的幅频特性曲线是平坦的,阻带内的电压放大倍数基本为零。(2)通带截止频率fp 其定义与放大电路的上限截止频率相同。见图自明。通带与阻带之间称为过渡带,过渡带越窄,说明滤波器的选择性越好。,图13.03 LPF的幅频特性曲线,简单一阶低通有源滤波器,一阶低通滤波器的电路如图13.04所示,其幅频特性见图13.05,图中虚线为理想的情况,实线为实际的情况。特点是电路简单,阻带衰减太慢,选择性较差。,图13.04 一阶LPF 图13.05一阶LPF的幅频特性曲线,当 f=0时,各电容器可视为开路,通带内的增益为:一阶低通滤波器的传递函数如下,其中,该传

4、递函数式的样子与一节RC低通环节的频响表达式差不多,只是后者缺少通带增益Avp这一项。,13.2.3 简单二阶低通有源滤波器,为了使输出电压在高频段以更快的速率下降,以改善滤波效果,再加一节RC低通滤波环节,称为二阶有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。二阶LPF的电路图如图13.06所示,幅频特性曲线如图13.07所示。,(1)通带增益 当 f=0,或频率很低时,各电容器可视为开路,通带内的增益为,图13.06 二阶LPF 图13.07二阶LPF的幅频特性曲线,(2)二阶低通有源滤波器传递函数 根据图13.06可以写出,通常有C1=C2=C,联立求解以上三式,可得滤波器的传递函数,

5、(3)通带截止频率 将s换成 j,令,可得,解得截止频率,当 时,上式分母的模,与理想的二阶波特图相比,在超过 以后,幅频特性以-40 dB/dec的速率下降,比一阶的下降快。但在通带截止频率 之间幅频特性下降的还不够快。,(1)二阶压控LPF 二阶压控型低通有源滤波器如图13.08所示。其中的一个电容器C1原来是接地的,现在改接到输出端。显然C1的改接不影响通带增益。,图13.08二阶压控型LPF,13.2.4 二阶压控型低通滤波器,图13.09 二阶压控型LPF的幅频特性,(2)二阶压控型LPF的传递函数,上式表明,该滤波器的通带增益应小于3,才能保障电路稳定工作。,对于节点 N,可以列出

6、下列方程,联立求解以上三式,可得LPF的传递函数,(3)频率响应 由传递函数可以写出频率响应的表达式,当 时,上式可以化简为,定义有源滤波器的品质因数 Q 值为 时的电压放大倍数的模与通带增益之比,以上两式表明,当 时,Q1,在 处的电压增益将大于,幅频特性在 处将抬高,具体请参阅图13.09。,当 3时,Q=,有源滤波器自激。由于将 接到输出端,等于在高频端给LPF加了一点正反馈,所以在高频端的放大倍数有所抬高,甚至可能引起自激。,13.2.5 二阶反相型低通有源滤波器,二阶反相型LPF如图13.10所示,它是在反相比例积分器的输入端再加一节RC低通电路而构成。二阶反相型LPF的改进电路如图

7、13.11所示。,图13.10反相型二阶LFP,图13.11多路反馈反相型二阶LFP,由图13.11可知,传递函数为,频率响应为,对于节点N,可以列出下列方程,以上各式中,图13.11多路反馈反相型二阶LFP,二阶压控型有源高通滤波器的电路图如 图13.12所示。图13.12二阶压控型HPF,13.3 有源高通滤波器,由此绘出的频率响应特性曲线如图13.13所示,(2)传递函数,结论:当 时,幅频特性曲线的斜率 为+40 dB/dec;当 3时,电路自激。,图13.13二阶压控型HPF 频率响应,二阶压控型有源高通滤波器的电路图如 图13.12所示。,13.4 有源带通滤波器(BPF)和带阻滤

8、波器(BEF),图13.14二阶压控型BPF,图3.15二阶压控型BEF,带通滤波器是由低通RC环节和高通RC环节组合而成的。要将高通的下限截止频率设置的小于低通的上限截止频率。反之则为带阻滤波器。要想获得好的滤波特性,一般需要较高的阶数。滤波器的设计计算十分麻烦,需要时可借助于工程计算曲线和有关计算机辅助设计软件。,解:根据f 0,选取C再求R。1.C的容量不易超过。因大容量的电容器体积大,价格高,应尽量避免使用。取,计算出,取,例题13.1:要求二阶压控型LPF的 Q值为0.7,试求电路中的电阻、电容值。,图13.16二阶压控型LPF,2根据值求 和,因为 时,根据 与、的关系,集成运放两输 入端外接电阻的对称条件,解得:,图13.16二阶压控型LPF,

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索
资源标签

当前位置:首页 > 生活休闲 > 在线阅读


备案号:宁ICP备20000045号-2

经营许可证:宁B2-20210002

宁公网安备 64010402000987号