有源滤波器

路专题

有源滤波器

电路专题（二）

内容

第一部分、基础知识回顾

第第二部分、有源滤波器

部分、有源滤波器1、频率特性频率特性2、bode 图

1、概述2、、一阶低通阶低通3、二阶低通

4、高通带通简介

5、开关电容滤波器原理简介

频率特性的性质

1. 与外界激励和初始条件无关，取决于系统的结构和参数2. 频率特性反映了系统的性能。根据系统的频率特性就能确定系统的性能指标

3. 频率特性仅适用于线性元件或系统

4. 对于不稳定系统，用jw 替代s ，也可以得到它的频率特性

频率特性的优点

频率响应法的优点之一在于它可以通过实验量测来获得，而不必推导系统的传递函数。

事实上，当传递函数的解析式难以用推导方法求得时，常用的方法是利用对该系统频率特性测试曲线的拟合来得出传递函数模型。

此外，在验证推导出的传递函数的正确性时，也往往用它此外在验证推导出的传递函数的正确性时也往往用它所对应的频率特性同测试结果相比较来判断。

频率响应法的优点之二在于它可以用图来表示，这在控制系统的分析和设计中有非常重要的作用。

手工绘制开环Bode 图的方法

1）写出开环频率特性表达式：典型环节相乘的形式。2）将所含各环节的转折频率由小到大依次排列；比例、积分环节无转折频率，排在最左边。

3）求出20lgK

4）如果有积分因子(1/s)^v，则过20lgK 与w=1的交点作-20v(dB/dec)的直线，然后从低频到高频检查，遇到的直线，然后从低频到高频检查，遇到一次次微分的转折角频率就把斜率增加20dB/dec，遇到惯性环节就减小20dB/dec，遇到二次振荡因子的转折角频率就减小40dB/dec

概述——滤波电路的分类

1. 按信号性质分类

模拟滤波器和数字滤波器

2. 按所用元件分类

无源滤波器和有源滤波器

3按电路功能分类: 3. :

低通滤波器；高通滤波器；带通滤波器；带阻滤波器

4. 按阶数分类:

一阶，二阶…高阶

优点优点：缺点：

概述——有源滤波器的优缺点：

1. 不使用电感元件，体积小重量轻。使电感件体小轻

2. 2.

有源滤波电路中可加电压串联负反馈，使输入电阻高、输出电阻低，输入输出之间具有良好的隔离。只需把几个低阶滤波电路串起来就可构成高阶滤波电路，无需考虑级间影响。3. 除滤波外，还可放大信号，放大倍数容易调节。

1. 不宜用于高频。

22. 不宜在高电压、大电流情况下使用。不宜在高电压大电流情况下使用3. 可靠性较差。

4. 使用时需外接直流电源。

概述——滤波器的幅频特性

任何滤波器都不可能具有理想特性而是在通带与阻带之间存在一个过渡带。通带中输出电压与输入电压之比•

A uP 称为通带放大倍数。

分析滤波电路，就是求解电路的频率特性，即求出A uP 、f P 和过渡带的斜率。

f p : 使|Au |=0.707|Aup |的频率称为通带截止频率f 0:特征频率

此外还有带宽f bw 、品质因数Q

•

有源滤波电路

为解决无源滤波电路带负载能力太差的问题，可在无源滤波电路和负载之间加一个电压跟随器，如图所示，就构成了有源滤波器。

引入运放和反馈后，不需要电感就可以实现任何响应。电感体积大笨重而且昂贵不适合IC 生产大笨重而且昂贵，不适合

有源滤波器只适用于信号处理，不适用于高电压大电流的负载。

如何组成高通滤波器？

R F

R 1

∞-++

R F

R 1

&U i

&U o

&U i

∞

-++

&U o

C

R

低通滤波器

高通滤波器

将低通滤波器中的R 、C C 对调，低通

滤波器就变成了高通滤波器。

4带通滤波和带阻滤波电路的组成原理

一种实际的开关电容低通滤波电路

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