模拟电子电路基础：2-4有源滤波器

1、2.4 有 源 滤 波 器,2.4.1 滤波器的基本概念 2.4.2 一阶有源滤波电路 2.4.3 二阶有源滤波电路,2021/3/2,2,幅度频率特性 相位频率特性,幅频特性是描绘输入信号幅度 固定，输出信号的幅度随频率变化 而变化的规律。即,相频特性是描绘输出信号与输入 信号之间相位差随频率变化而变化 的规律。即,一、频率响应（频率特性） 放大电路的增益与频率的关系,2.4.1 滤波器的基本概念,二、典型频率特性曲线,1,中频放大倍数,2、fL : 下限截止频率（下边频,3、fH : 上限截止频率（上边频,4、 f : 通频带（BW,2021/3/2,4,波特图（Bode,dB(decib

2、el):分贝 Au(db)=20logAu,Au: 10 102 103 10-1 10-2 Au(db): 20 40 60 -20 -40 -3,优点：1、乘加 2、人耳对声能的辨别能力与其对数成正比,保留有用的频率分量，剔除无用的频率分量的元器件。 1. 滤波器的分类 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所示,三. 滤波器,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，

3、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。滤波过程如图所示,3. 滤波器的传递函数,一阶低通网络,截止频率,一阶高通网络,截止频率,二阶低通网络,0,品质因数,高阶网络特性n阶,一般而言，实际高阶滤波电路可由若干一阶，二阶滤波电路级联而成,4. 滤波器的主要技术指标,1）通带增益Auf 通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数。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fo 与放大电路的截止频率相同。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,2.4.2. 一阶有源滤波电路,一阶低通滤波器的电路如图,当

4、 0时，通带内的增益为,该传递函数式的样子与一阶RC低通网络的传递函数表达式差不多，只是后者缺少通带增益Auf这一项,一阶低通滤波器的传递函数如下,其中,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,1. 二阶低通有源滤波电路,为了改善滤波效果，再加一节RC低通滤波环节，构成简单的二阶有源滤波电路,2.4.3. 二阶有源滤波电路,2）传递函数,设C1=C2=C,1）通带增益,1）二阶压控LPF 二阶压控型低通有源滤波器如图所示。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,二阶压控型低通滤波器,2）传递函数,上式表明，

5、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U1 , 可以列出方程,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,定义有源滤波器的等效品质因数Q值,二阶压控型有源高通滤波器的电路图,2. 二阶高通有源滤波器(HPF,1)通带增益,2)传递函数,3)频率响应,令,则可得出频响表达式,3. 二阶带通有源滤波器(BPF,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,4. 二阶带阻有源滤波器(BEF,上节课内容提要,一、矩形波振荡电路 1、 参

6、数分析：幅度、周期、占空比 2、单电源电路，555构成的电路 二、三角波振荡电路 1、电路结构:施密特触发器+积分器； 2、工作原理分析； 3、参数分析：幅度、周期（频率）。 三、有源滤波器的基本概念 1、频率响应（频率特性）； 2、频率特性曲线及波特图； 3、滤波器的分类、用途 4、无源一阶低通滤波器的分析方法传递函数,第一讲内容总结,一、集成运放 （一）集成运放的基本特性 1、放大差模、抑制共模 2、差模信号和共模信号的概念 3、主要技术指标 a. 开环差模电压放大倍数 b. 开环共模电压放大倍数 c. 共模抑制比,二）理想运放 1、线性区：“虚短”和“虚断” 2、非线性区：正、负最大值,二、集成运放运算电路 1、比例运算，加减运算，微分和积分运算 2、掌握基本电路的构成、电路的分析方法（利用运放工作在线性区的特性），注意分析结果是否反映物理本质（输出信号与输入信号间的关系,三、波形整形电路（运放的非线性应用） 1、比较器和555定时器的电路结构、工作原理、分析方法。 2、施密特触发器和单稳态触发器的工作原理、分析方法,四、非正弦波振荡电路 1、矩形波和三角波 2、掌握工作原理、分析方法和参数分析,五、有源滤波器 1、基本