模拟电子技术一些有源滤波器件计算及传递函数（经典实用）

1、模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类 9.3 高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路 *9.4 开关电容滤波器开关电容滤波器 9.5 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件 9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路 9.6 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 9.8 非正弦信号产生电路非正弦信号产生电路 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类 1. 基本概念基本概念 )( )(

2、 )( i o sV sV sA 滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无 用频率信号的电子装置。用频率信号的电子装置。 有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。 滤波电路传递函数定义滤波电路传递函数定义 时，有时，有 j s )(j e)j ()j ( AA)()j ( A 其中其中)j ( A )( 模，幅频响应模，幅频响应 相位角，相频响应相位角，相频响应 群时延响应群时延响应)( d )(d )(s 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本

3、概念与分类 2. 分类分类 低通（低通（LPF） 高通（高通（HPF） 带通（带通（BPF） 带阻（带阻（BEF） 全通（全通（APF） 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路 1. 低通滤波电路低通滤波电路 2 c 0 )(1 )j ( A A 一阶有源滤波电路通一阶有源滤波电路通 带外衰减速率慢（带外衰减速率慢（-20dB/ 十倍频程），与理想情况十倍频程），与理想情况 相差较远。一般用在对滤相差较远。一般用在对滤 波要求不高的场合。波要求不高的场合。 c 0 1 )( s A sA 特征角频率特征角频率 RC 1 c 模拟电子技术一些有源滤

4、波器件计 算及传递函数 9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路 2. 高通滤波电路高通滤波电路 低通电路中的低通电路中的R和和C交换交换 位置便构成高通滤波电路位置便构成高通滤波电路 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 9.3 高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路 9.3.2 有源高通滤波电路有源高通滤波电路 9.3.3 有源带通滤波电路有源带通滤波电路 9.3.4 二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤波电路 9.3.1 有源低通滤波电路有源低通滤波电路 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 9.3.1 有源低通滤波电路有源低通滤波电路 1. 二阶有源低通滤波电路二阶有源低通滤波

5、电路 滤波电路传递函数滤波电路传递函数 )( )( )( i o sV sV sA 2 F F )()-(31sCRsCRA A V V （二阶）（二阶） F 3 1 V A Q 称为称为等效品质因数等效品质因数 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 3. 幅频响应幅频响应 2 c 2 2 c 0 )()(1 1 lg20 )j ( lg20 Q A A 归一化的幅归一化的幅 频响应曲线频响应曲线 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 9.3.2 有源高通滤波电路有源高通滤波电路 1. 二阶高通滤波电路二阶高通滤波电路 将低通电路中的电将低通电路中的电 容和电阻对换，便成为容和

6、电阻对换，便成为 高通电路。高通电路。 传递函数传递函数 2 c c 2 2 0 )( s Q s sA sA 2 c 2 2 c 0 )(1)( 1 lg20 )j ( lg20 Q A A 归一化的幅频响应归一化的幅频响应 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 2. 巴特沃斯传递函数及其归一化幅频响应巴特沃斯传递函数及其归一化幅频响应 2n 0 )/(1 )( c A jA 归一化幅频响应归一化幅频响应 n越大效果越好 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 9.3.3 有源带通滤波电路有源带通滤波电路 1. 电路组成原理电路组成原理 可由低通和高通串联得到可由低通和高通串联

7、得到 必须满足必须满足 11 H 1 CR 低通截止角频率低通截止角频率 22 L 1 CR 高通截止角频率高通截止角频率 HL 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 9.3.4 二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤波电路 可由低通和高通并联得到可由低通和高通并联得到 必须满足必须满足 HL 陷波电路陷波电路 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 带阻滤波电路的幅频特性带阻滤波电路的幅频特性 9.3.4 二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤波电路 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 9.5 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件 正反馈放大电路框图正反馈放大电路

8、框图 （注意与负反馈方框图的差别）（注意与负反馈方框图的差别） 1. 振荡条件振荡条件 fia XXX 若环路增益若环路增益1FA 去掉去掉， i X o X 仍有稳定的输出。仍有稳定的输出。 又又 fafa AFFAFA 所以振荡条件为所以振荡条件为 1)()( FA振幅平衡条件振幅平衡条件 2)()( fa n 相位平衡条件相位平衡条件 fa o f a o XX X X X X 1 则则 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 起振条件起振条件 2. 起振和稳幅起振和稳幅 电路器件内部噪声以及电源接通扰动电路器件内部噪声以及电源接通扰动 1)()( FA 2)()( fa n 当输

9、出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增 加，否则波形将出现失真。加，否则波形将出现失真。 噪声中，满足相位平衡条件的某一频率噪声中，满足相位平衡条件的某一频率 0 0的噪声信号被的噪声信号被 放大，成为振荡电路的输出信号。放大，成为振荡电路的输出信号。 稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时， 使振幅平衡条件从使振幅平衡条件从 回到回到1 AF。 1 AF 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 4放大电路（包括负反馈放大电路） 放大电路（包括负反馈放大电路） 3. 振荡电路基本

10、组成部分振荡电路基本组成部分 4反馈网络（构成正反馈的） 反馈网络（构成正反馈的） 4选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率。经常与反馈 选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率。经常与反馈 网络合二为一。）网络合二为一。） 4稳幅环节 稳幅环节 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 9.6 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 1. 电路组成电路组成 2. RC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性 3. 振荡电路工作原理振荡电路工作原理 4. 稳幅措施稳幅措施 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 1. 电路组成电路组成 反馈网络兼做选频反馈网络兼做选频 网络网络

11、RC桥式振荡电路桥式振荡电路 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 2. RC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性 当当 2 0 0 2 )(3 1 V F 幅频响应有最大值幅频响应有最大值 3 )( arctg 0 0 f RC ff RC2 1 1 00 或或 3 1 max V F 相频响应相频响应0 f 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 3. 振荡电路工作原理振荡电路工作原理 此时若放大电路的电压增益为此时若放大电路的电压增益为 用瞬时极性法判断可知，电用瞬时极性法判断可知，电 路满足相位平衡条件路满足相位平衡条件 则振荡电路满足振幅平衡条件则振荡电路满

12、足振幅平衡条件 0 f 当当 RC 1 0 时，时， 2 fa n 31 1 f R R A V 1 3 1 3 VV FA 电路可以输出频率为电路可以输出频率为 的正弦波的正弦波 RC f 2 1 0 RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波的正弦波 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 采用非线性元件采用非线性元件 4. 稳幅措施稳幅措施 4热敏元件 热敏元件 热敏电阻热敏电阻 起振时，起振时，31 1 f R R A V 即即1 VV FA 热敏电阻的作用热敏电阻的作用 o V o I 功耗功耗 f R 温温度度 f R 阻阻值值 f R 3 V A1 VV FA稳幅稳幅 V A 模拟电子技术一些有源滤波器件计 算及传递函数 9.7.3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路 仍然由仍然由LC并联谐振电路构成选频网络并联谐振电路构成选频网络 A. 若中间点交流接地，则首端与尾端若中间点交流接地，则首端与尾端 相位相反。相位