第7章有源滤波电路

1、第7章有源滤波电路 模拟电子技术模拟电子技术 第7章 有源滤波电路 第7章有源滤波电路 第第7章章 有源滤波电路有源滤波电路 7.1 滤波电路滤波电路 7.2 低通滤波器低通滤波器 7.3 高通滤波电路（高通滤波电路（HPF） 7.4 带通滤波电路（带通滤波电路（BPF） 7.5 带阻滤波电路（带阻滤波电路（BEF） 7.6 全通滤波电路（全通滤波电路（APF） 7.7 其他形式的滤波电路其他形式的滤波电路 第7章有源滤波电路 滤波就是对信号的频率进行选择，使特定频率范围内的信号顺滤波就是对信号的频率进行选择，使特定频率范围内的信号顺 利通过，阻止其他频率信号（如干扰信号）通过，其对应电路利通

2、过，阻止其他频率信号（如干扰信号）通过，其对应电路 称滤波电路。称滤波电路。 按滤波电路的工作频带可分为低通滤波器（按滤波电路的工作频带可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波）、高通滤波 器（器（HPF）、带通滤波器（）、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（）、带阻滤波器（BEF）和全）和全 通滤波器（通滤波器（APF）。其理想滤波电路的幅频特性如图所示，允）。其理想滤波电路的幅频特性如图所示，允 许通过信号的频段时为通带，将信号衰减到零的频段称为阻带。许通过信号的频段时为通带，将信号衰减到零的频段称为阻带。 7.1 滤波电路滤波电路 7.1.1 滤波电路的种类滤波电路的种类 第7章有源滤波电路

3、其理想滤波电路的幅频特性如图所示，允许通过信号的频段其理想滤波电路的幅频特性如图所示，允许通过信号的频段 时为通带，将信号衰减到零的频段称为阻带。时为通带，将信号衰减到零的频段称为阻带。 第7章有源滤波电路 实际上任何滤波器在通带和阻带之间有着过渡带，如图所示实际上任何滤波器在通带和阻带之间有着过渡带，如图所示 为低通滤波器的实际幅频特性。其通带中输出电压与输入电为低通滤波器的实际幅频特性。其通带中输出电压与输入电 压之比压之比 为通带放大倍数。为通带放大倍数。 段为截止频率。段为截止频率。 upA P f 第7章有源滤波电路 7.1.2 无源滤波和有源滤波无源滤波和有源滤波 按滤波电路的元件

4、组成分为无源滤波和有源滤波。若滤波电按滤波电路的元件组成分为无源滤波和有源滤波。若滤波电 路仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源滤路仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源滤 波电路，若滤波电路不仅由无源元件还有有源元件（三极波电路，若滤波电路不仅由无源元件还有有源元件（三极 管、集成运放）组成，则称为有源滤波。图示为无源低通管、集成运放）组成，则称为有源滤波。图示为无源低通 滤波器（滤波器（RC低通滤波器）。低通滤波器）。 第7章有源滤波电路 通带放大倍数为：通带放大倍数为： 为了使负载变化不影响滤波特性，可在无源滤波电路与负载为了使负载变化不影响滤波特性，可在无源滤波电

5、路与负载 之间加一个高输入电阻，低输出电阻的隔离电路，即可加一之间加一个高输入电阻，低输出电阻的隔离电路，即可加一 个电压跟随器，如图所示，这就构成有源滤波电路，个电压跟随器，如图所示，这就构成有源滤波电路， 1 o up i U A U 第7章有源滤波电路 7.2 低通滤波器低通滤波器 7.2.1 同相输入低通滤波器同相输入低通滤波器 1一阶电路一阶电路 2 0 1 1 1 1 u R A f R j f 第7章有源滤波电路 当当f=0时，时， 。 当当f=f0时，时， ，故，故fp=f0。 当当ffp时，时， ，曲线按，曲线按-20dB/十倍频下降。十倍频下降。 其一阶低通滤波电路的幅频特

6、性如图所示：其一阶低通滤波电路的幅频特性如图所示： 2 1 1u up R AA R 1 2 uup AA 0 uup f AA f 第7章有源滤波电路 2简单二阶电路简单二阶电路 为加大一阶电路过渡带的衰减斜率，可增加为加大一阶电路过渡带的衰减斜率，可增加RC环节以构成环节以构成 二阶低通滤波电路，电路如图所示。二阶低通滤波电路，电路如图所示。 2 2 1 0 0 1 1 13 u R A R f f j f f 第7章有源滤波电路 其幅频特性如图所示。其幅频特性如图所示。 第7章有源滤波电路 3压控电压源二阶低通滤波电路（压控电压源二阶低通滤波电路（VCVS LPF） 231sRcsRcs

7、 s s up up u 第7章有源滤波电路 二阶压控电压源低通滤波的幅频特性如图所示。二阶压控电压源低通滤波的幅频特性如图所示。 第7章有源滤波电路 第7章有源滤波电路 7.2.2 反相输入低通滤波器反相输入低通滤波器 1一阶电路一阶电路 将将R2、C并联后做为负反馈引入到反相输入比例运算电路并联后做为负反馈引入到反相输入比例运算电路 中，就形成了反相输入低通滤波器，如图所示。其幅频特性中，就形成了反相输入低通滤波器，如图所示。其幅频特性 与同相输入低通滤波电路相同与同相输入低通滤波电路相同 。 CsRR R R sC R sAu 21 2 1 2 1 1 1 / )( 第7章有源滤波电路

8、2二阶电路二阶电路 与同相输入低通滤波电路一样，为使滤波器的过渡带变窄，与同相输入低通滤波电路一样，为使滤波器的过渡带变窄， 增大衰减斜率，采用增加增大衰减斜率，采用增加RC环节的方法，其电路如图所环节的方法，其电路如图所 示。示。 2 221221 12 ( ) ( ) 111 1() up u f f As A s sC R RS C C R R RRR 第7章有源滤波电路 7.3 高通滤波电路（高通滤波电路（HPF） 7.3.1 同相输入一阶高通滤波电路同相输入一阶高通滤波电路 图示为一阶高通滤波器：图示为一阶高通滤波器： 其传递函数为：其传递函数为： up i u A sCR sCR

9、sU sU sA 1)( )( )( 0 第7章有源滤波电路 7.3.2 二阶压控电压源二阶压控电压源HPF 将高通滤波电路与运算放大器联接起来并引入正反馈构成二将高通滤波电路与运算放大器联接起来并引入正反馈构成二 阶压控电压源阶压控电压源HPF，其电路如图所示。，其电路如图所示。 其传递函数为：其传递函数为： 2 00 1 ()(3) up u up A A ff jA ff 第7章有源滤波电路 7.4 带通滤波电路（带通滤波电路（BPF） 图示为二阶压控电压源图示为二阶压控电压源BPF，在，在M点与集成运放输出之间加点与集成运放输出之间加 一个电阻一个电阻R3，以形成正反馈，改善输出波形。

10、，以形成正反馈，改善输出波形。 2 ( )( ) 1 (3( )() uuf uf sCR A sAs As sCRsCR 第7章有源滤波电路 电路的幅频特性如图所示电路的幅频特性如图所示 ： 第7章有源滤波电路 7.5 带阻滤波电路（带阻滤波电路（BEF） 带阻滤波器是用来抑制某一频段的信号，而让该频段以外的带阻滤波器是用来抑制某一频段的信号，而让该频段以外的 所有信号通过，所以又称陷波器。用所有信号通过，所以又称陷波器。用LBF和和HPF相并联可构相并联可构 成成BEF，如图所示，又称为双，如图所示，又称为双T网络。网络。 第7章有源滤波电路 将双将双T网络后面接一个同相比例电路，形成基本

11、的网络后面接一个同相比例电路，形成基本的BEF，如，如 图示。图示。 第7章有源滤波电路 为了减小阻带宽度，提高选择性，应使中心频率为了减小阻带宽度，提高选择性，应使中心频率f0附近的幅附近的幅 值加大，所以引入一个正反馈，形成典型二阶带阻有源滤波值加大，所以引入一个正反馈，形成典型二阶带阻有源滤波 器，如图所示。器，如图所示。 第7章有源滤波电路 第7章有源滤波电路 第7章有源滤波电路 第7章有源滤波电路 7.6 全通滤波电路（全通滤波电路（APF） 若电路需要改变正弦信号的相位，而且希望输出电压与输入若电路需要改变正弦信号的相位，而且希望输出电压与输入 电压的幅值比为常数，不随频率变化而变化，这样的电路称电压的幅值比为常数，不随频率变化而变化，这样的电路称 为全通滤波电路（为全通滤波电路（APF），或称为移相电路。），或称为移相电路。 将将RC移相网络输出给同相比例电路，并将同相比例电路中移相网络输出给同相比例电路，并将同相比例电路中 R1接地端改接输入端，即可实现。如图所示。接地端改接输入端，即可实现。如图所示。 第7章有源滤波电路 7.7 其他形式的滤波电