有源滤波器
发布时间:2011/11/5 15:25:52 访问次数:2366
1.滤波电路的作用和分类
滤波电路允许某一部分频率的信号通过, D4723GS而使其他部分频率的信号急剧衰减。在无线电通信、自动测量及控制系统中,常常利用滤波电路进行模拟信号的处理,如用于数据传送、抑制干扰等。
根据工作频率范围不同,滤波器可以分为4大类,即低通滤波器( LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(BEF)。
低通滤波器是低频信号能够通过,高频信号不能通过的滤波器;高通滤波器是高频信号能通过,低频信号不能通过;带通滤波器是频率在某一个频带范围内的信号能通过,在频带范围之外的信号不能通过;带阻滤波器足某个频带范围内的信号被阻断,但允许在此频带范围之外的信号通过,上述各种滤波器的传输特性如图4 - 23所示。
2.有源低通滤波器
如图4 - 24所示是一个最简单的RC低通电路,因器件中没有电源故称为无源低通滤波器。该低通电路的电压放大倍数为
fo称为低通滤波器的通带截止频度。当频率高于fo后,随着频率的升高,电压放大倍数
将降低,因此电路具有“低通”的特性。
无源RC低通滤波器的主要缺点是电压放大倍数低。由fo的表达式可知,通带电压最大放大倍数只有1。同时带负载能力差,若在输出端并联一个负载电阻,则除了使电压放大倍数降低以外,还将影响通带截止频率fo的值。
利用集成运放与RC低通电路一起,可以组成有源低通滤波器。图4 - 25给出了一阶低通有源滤波器的电路图。
根据“虚短”和“虚断”的特点,可求得图4 -25电路的电压放大倍数为
Au和fo。分别称为通带电压放大倍数和通带截止频率。与无源低通滤波器相比,一阶低通有源滤波器的通带截止频率不变,仍与RC的乘积成反比,但引入集成运放以后,通带电压放大倍和带负载能力得到了提高。图4 -26是一阶低通滤波器的帽频特性,其中ωo=2πfo。
一阶低通滤波器的滤波特性与理想的低通滤波特性相比相差较大。在理想情况下,希望f>fo时,电压放大倍数立即降低到零,但一阶低通滤波器的对数幅频特性只是以-20dB/十倍频的缓慢速度下降。
为了使滤波特性更接近于理想情况,可以采用二阶低通滤波器,如图4-27所示。
由图4 -27可见,输入电压ui经过两级RC低通电路以后,再接到集成运放的同相输入端。因此,在高频段,对数幅频特性将以-40dB/十倍频的速度下降,与一阶低通滤波器相比,下降的速度提高了一倍,使滤波特性比较接近于理想情况,如图4 - 28所示。
1.滤波电路的作用和分类
滤波电路允许某一部分频率的信号通过, D4723GS而使其他部分频率的信号急剧衰减。在无线电通信、自动测量及控制系统中,常常利用滤波电路进行模拟信号的处理,如用于数据传送、抑制干扰等。
根据工作频率范围不同,滤波器可以分为4大类,即低通滤波器( LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(BEF)。
低通滤波器是低频信号能够通过,高频信号不能通过的滤波器;高通滤波器是高频信号能通过,低频信号不能通过;带通滤波器是频率在某一个频带范围内的信号能通过,在频带范围之外的信号不能通过;带阻滤波器足某个频带范围内的信号被阻断,但允许在此频带范围之外的信号通过,上述各种滤波器的传输特性如图4 - 23所示。
2.有源低通滤波器
如图4 - 24所示是一个最简单的RC低通电路,因器件中没有电源故称为无源低通滤波器。该低通电路的电压放大倍数为
fo称为低通滤波器的通带截止频度。当频率高于fo后,随着频率的升高,电压放大倍数
将降低,因此电路具有“低通”的特性。
无源RC低通滤波器的主要缺点是电压放大倍数低。由fo的表达式可知,通带电压最大放大倍数只有1。同时带负载能力差,若在输出端并联一个负载电阻,则除了使电压放大倍数降低以外,还将影响通带截止频率fo的值。
利用集成运放与RC低通电路一起,可以组成有源低通滤波器。图4 - 25给出了一阶低通有源滤波器的电路图。
根据“虚短”和“虚断”的特点,可求得图4 -25电路的电压放大倍数为
Au和fo。分别称为通带电压放大倍数和通带截止频率。与无源低通滤波器相比,一阶低通有源滤波器的通带截止频率不变,仍与RC的乘积成反比,但引入集成运放以后,通带电压放大倍和带负载能力得到了提高。图4 -26是一阶低通滤波器的帽频特性,其中ωo=2πfo。
一阶低通滤波器的滤波特性与理想的低通滤波特性相比相差较大。在理想情况下,希望f>fo时,电压放大倍数立即降低到零,但一阶低通滤波器的对数幅频特性只是以-20dB/十倍频的缓慢速度下降。
为了使滤波特性更接近于理想情况,可以采用二阶低通滤波器,如图4-27所示。
由图4 -27可见,输入电压ui经过两级RC低通电路以后,再接到集成运放的同相输入端。因此,在高频段,对数幅频特性将以-40dB/十倍频的速度下降,与一阶低通滤波器相比,下降的速度提高了一倍,使滤波特性比较接近于理想情况,如图4 - 28所示。
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