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第7讲 有源滤波器 基本概念与定义 一阶有源滤波器 二阶有源滤波器
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1. 基本概念与定义 (1) 基本概念 滤波电路为线性网络,性能不随时间变化。
因有电抗元件的存在,电压增益不是常数,而是与“j”有关的函数——传递函数。 A (j) = V o(j) / Vi(j) A (j) = A (j) e j() V o(j) = A (j) e j() Vi(j) 时延: = - d()/d
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(2) 滤波器的分类
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无源滤波器种类很多,适用工作频率不同。有:
RC滤波器 (低频) LC滤波器 (高频) 声表面波滤波器 (甚高频) 谐振腔滤波器 (超高频) 将无源RC滤波元件与运算放大器结合,组成 有源滤波器,主要用于低频信号处理。
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滤波电路的作用和分类 作用:选频。 分类: 低通滤波器、 高通滤波器、 带通滤波器 和带阻滤波器。 图 7.1.1 f0 f O 通 阻 f
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7.1 低通滤波器(LPF) 无源低通滤波器: 电压放大倍数为 ——通带截止频率 由对数幅频特性知,具有“低通”的特性。
图 7.1.2 由对数幅频特性知,具有“低通”的特性。 电路缺点:电压放大倍数低,只有1,且带负载能力差。 解决办法:利用集成运放与 RC 电路组成有源滤波器。
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可见:一阶低通有源滤波器与无源低通滤波器的通带截止频率相同;但通带电压放大倍数得到提高。
一阶低通有源滤波器: 电压放大倍数 ——通带电压放大倍数 图 7.1.3 可见:一阶低通有源滤波器与无源低通滤波器的通带截止频率相同;但通带电压放大倍数得到提高。 缺点:一阶低通有源滤波器在 f > f 0 时,滤波特性不理想。对数幅频特性下降速度为 -20 dB / 十倍频。 解决办法:采用二阶低通有源滤波器。
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输入电压经过两级 RC 低通电路,在高频段,对数幅频特性以 -40 dB /十倍频的速度下降,使滤波特性比较接近于理想情况。
二阶低通有源滤波器: 输入电压经过两级 RC 低通电路,在高频段,对数幅频特性以 -40 dB /十倍频的速度下降,使滤波特性比较接近于理想情况。 图 7.1.4
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一阶、二阶低通有源滤波电路幅频特性的比较:
一阶、二阶低通有源滤波电路幅频特性的比较: 理想特性 0.1 -40 -20 -0 1 10 -20dB/十倍频 -40dB/十倍频 图 7.1.5 低通滤波器的幅频特性
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7.1.3 高通滤波器(HPF) 无源高通滤波器如下图所示。 图 7.1.6 无源高通滤波器 其通带截止频率:
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可见高通滤波电路与低通滤波电路的对数幅频特性互为“镜像”关系。
图 7.1.7 二阶有源高通滤波器(a) 图 (b) 可见高通滤波电路与低通滤波电路的对数幅频特性互为“镜像”关系。
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7.1.4 带通滤波器(BPF) 只允许某一段频带内的信号通过,将此频带以外的信号阻断。 低通 高通 图 7.1.8 f2 f O 低通 f
只允许某一段频带内的信号通过,将此频带以外的信号阻断。 低通 高通 f2 f O 低通 f f1 O 高通 f O 阻 通 阻 f1 f2 图 7.1.8
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带通滤波器的典型电路 图 7.1.9 ——中心频率 ——通带电压放大倍数
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7.1.5 带阻滤波器(BEF) 在规定的频带内,信号被阻断,在此频带以外的信号能顺利通过。 低通 高通 图 7.1.10 低通 O f
在规定的频带内,信号被阻断,在此频带以外的信号能顺利通过。 低通 高通 f O 低通 f1 f2 f O 高通 f O 通 阻 通 图 f1 f2
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带阻滤波器的典型电路 图 ——中心频率 ——通带电压放大倍数
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