高等电路课件9

第10章单运放二次型有源滤波电路第10章单运放二次型有源滤波电路内容提要本章介绍有源滤波器的一些基本原理，主要内容为二次型单运放正、负反馈型电路（无穷增益），包括基本结构、萨伦－凯（Sallen-key）电路、低通电路、带通电路、全通电路等。另外，简单介绍RC-CR变换技术。1第10章单运放二次型有源滤波电路第10章单运放二次型有10.1概述第10章单运放二次型有源滤波电路RC有源滤波器由运放、电阻、电容构成，无电感1960年重量、体积小，集成电路工艺，全部工序自动化优点寄生效应性能、可靠性缺点带宽有限供电电源灵敏度无源滤波器寄生效应500MHz低高210.1概述第10章单运放二次型有源滤波电路RC有源滤波第10章单运放二次型有源滤波电路直接实现H(s)作为整体来实现级联实现一阶和二阶转移函数依次级联模拟法非模拟法实现方法灵敏度低的级联分解调整简单H(s)=H1(s)H2(s)…Hk(s)式中H1(s)、H2(s)、…Hk(s)为一阶或二阶函数，k<m3第10章单运放二次型有源滤波电路直接实现H(s)作第10章单运放二次型有源滤波电路条件极－零点配对灵敏度、动态范围输出不失真时输入信号电平的变化范围无一般规律低4第10章单运放二次型有源滤波电路条件极－零点配对灵敏度、动第10章单运放二次型有源滤波电路一次函数的实现电路5第10章单运放二次型有源滤波电路一次函数的实现电路5第10章单运放二次型有源滤波电路6第10章单运放二次型有源滤波电路6第10章单运放二次型有源滤波电路二次型的基本形式低通7第10章单运放二次型有源滤波电路二次型的基本形式低通7第10章单运放二次型有源滤波电路次数为高通带通次数为偶数8第10章单运放二次型有源滤波电路次数为高通带通次数为第10章单运放二次型有源滤波电路带阻延迟均衡器9第10章单运放二次型有源滤波电路带阻延迟均衡器910.2单运放二次型电路的基本结构第10章单运放二次型有源滤波电路实现结构：各种正反馈、负反馈电路负反馈电路传输零点正反馈电路1010.2单运放二次型电路的基本结构第10章单运放二次型有第10章单运放二次型有源滤波电路前馈函数反馈函数运放11第10章单运放二次型有源滤波电路前馈函数反馈函数运放11第10章单运放二次型有源滤波电路负反馈电路传输零点当12第10章单运放二次型有源滤波电路负反馈电路传输零点当12第10章单运放二次型有源滤波电路前馈网络的零点转移函数的反馈网络的零点转移函数的零点极点RC网络的极点对转移函数无影响左半平面任意极点桥式RC网络复平面上的极点×梯形RC网络13第10章单运放二次型有源滤波电路前馈网络的零点转移函数的反第10章单运放二次型有源滤波电路桥式RC网络14第10章单运放二次型有源滤波电路桥式RC网络14第10章单运放二次型有源滤波电路正反馈电路15第10章单运放二次型有源滤波电路正反馈电路15第10章单运放二次型有源滤波电路当前馈网络的零点转移函数的RC网络的极点反馈网络的零点因子转移函数的零点极点左半平面任意极点16第10章单运放二次型有源滤波电路当前馈网络的零点转移函数的10.3萨伦－凯（Sallen－Key）电路第10章单运放二次型有源滤波电路低通滤波器前馈网络反馈网络1710.3萨伦－凯（Sallen－Key）电路第10章单运第10章单运放二次型有源滤波电路18第10章单运放二次型有源滤波电路18第10章单运放二次型有源滤波电路低通多方案比较灵敏度5个元件满足2个方程任意19第10章单运放二次型有源滤波电路低通多方案比较灵敏度5个元第10章单运放二次型有源滤波电路的调整

1.的减小20第10章单运放二次型有源滤波电路的调整1.第10章单运放二次型有源滤波电路

2.的增大小，相对准确21第10章单运放二次型有源滤波电路2.的增大小，10.4RC－CR变换第10章单运放二次型有源滤波电路低通滤波器高通滤波器电容电阻电阻电容RCCR变换低通滤波器高通滤波器CRRC变换截止频率、过渡比相同2210.4RC－CR变换第10章单运放二次型有源滤波电路低10.5正反馈结构的带通电路第10章单运放二次型有源滤波电路Sallen－Key带通电路前馈网络反馈网络2310.5正反馈结构的带通电路第10章单运放二次型有源滤波第10章单运放二次型有源滤波电路6个元件满足2个方程多方案比较灵敏度24第10章单运放二次型有源滤波电路6个元件满足2个方程多方案10.6实现虚轴上的传输零点第10章单运放二次型有源滤波电路双T型RC网络虚轴上的传输零点定性带阻滤波器椭圆函数逼近的低通、高通滤波器存在于2510.6实现虚轴上的传输零点第10章单运放二次型有源滤波第10章单运放二次型有源滤波电路前馈网络RC负载网络分开极点、零点频率26第10章单运放二次型有源滤波电路前馈网络RC负载网络分开极10.7负反馈低通滤波器第10章单运放二次型有源滤波电路前馈网络2710.7负反馈低通滤波器第10章单运放二次型有源滤波电路第10章单运放二次型有源滤波电路桥式网络28第10章单运放二次型有源滤波电路桥式网络2810.8负反馈带通电路第10章单运放二次型有源滤波电路前馈网络反馈网络2910.8负反馈带通电路第10章单运放二次型有源滤波电路前第10章单运放二次型有源滤波电路30第10章单运放二次型有源滤波电路30第10章单运放二次型有源滤波电路3参数31第10章单运放二次型有源滤波电路3参数31第10章单运放二次型有源滤波电路在负反馈结构中应用正反馈Q值加强法德利雅尼斯首先提出Delyiannis好处显著高Q，元件参数低分散，灵敏度低32第10章单运放二次型有源滤波电路在负反馈结构中应用正反馈Q第10章单运放二次型有源滤波电路减小，Q增大33第10章单运放二次型有源滤波电路减小，Q增大3310.9全通滤波器第10章单运放二次型有源滤波电路带通3410.9全通滤波器第10章单运放二次型有源滤波电路带通3第10章单运放二次型有源滤波电路AP35第10章单运放二次型有源滤波电路AP35第10章单运放二次型有源滤波电路BR36第10章单运放二次型有源滤波电路BR3610.10单运放二次型通用滤波器第10章单运放二次型有源滤波电路带通SABSTARLP×HPBPBRAP√佛伦德电路（Friend)最少电容，灵敏度低，经济最好的一种电路3710.10单运放二次型通用滤波器第10章单运放二次型有源第10章单运放二次型有源滤波电路38第10章单运放二次型有源滤波电路38第10章单运放二次型有源滤波电路39第10章单运放二次型有源滤波电路39第10章单运放二次型有源滤波电路40第10章单运放二次型有源滤波电路40第10章单运放二次型有源滤波电路小结RC有源滤波器综合常用的方法有：级联法、无源模拟法和直接法，其中级联法被广泛使用在工业界。在级联法中，基本组成单元是双二次函数，双二次函数存在多种有源实现方式。实现一个双二次函数的网络单元通常称为双二次节，各个双二次节可以分开调整而相互不受影响。双二次函数可以由零点频率、极点频率、零点Q

值和极点Q

值等参数表征。根据这些参数的不同，双二次函数可以分为低通、高通、带通、带阻和全通函数。41第10章单运放二次型有源滤波电路小结RC有源第10章单运放二次型有源滤波电路单运放双二次节可以分为两个基本类型：负反馈拓扑和正反馈拓扑结构。在双二次节设计中，常常只需要满足零极点的要求，而让增益系数浮动，最后调整电路的增益系数。评价电路的主要指标是灵敏度，可根据不同实现方案的灵敏度来选择合适的实现电路。利用RC-CR变换技术，可以将低通滤波器变换为高通滤波器。42第10章单运放二次型有源滤波电路单运放双二次第10章单运放二次型有源滤波电路第10章单运放二次型有源滤波电路内容提要本章介绍有源滤波器的一些基本原理，主要内容为二次型单运放正、负反馈型电路（无穷增益），包括基本结构、萨伦－凯（Sallen-key）电路、低通电路、带通电路、全通电路等。另外，简单介绍RC-CR变换技术。43第10章单运放二次型有源滤波电路第10章单运放二次型有10.1概述第10章单运放二次型有源滤波电路RC有源滤波器由运放、电阻、电容构成，无电感1960年重量、体积小，集成电路工艺，全部工序自动化优点寄生效应性能、可靠性缺点带宽有限供电电源灵敏度无源滤波器寄生效应500MHz低高4410.1概述第10章单运放二次型有源滤波电路RC有源滤波第10章单运放二次型有源滤波电路直接实现H(s)作为整体来实现级联实现一阶和二阶转移函数依次级联模拟法非模拟法实现方法灵敏度低的级联分解调整简单H(s)=H1(s)H2(s)…Hk(s)式中H1(s)、H2(s)、…Hk(s)为一阶或二阶函数，k<m45第10章单运放二次型有源滤波电路直接实现H(s)作第10章单运放二次型有源滤波电路条件极－零点配对灵敏度、动态范围输出不失真时输入信号电平的变化范围无一般规律低46第10章单运放二次型有源滤波电路条件极－零点配对灵敏度、动第10章单运放二次型有源滤波电路一次函数的实现电路47第10章单运放二次型有源滤波电路一次函数的实现电路5第10章单运放二次型有源滤波电路48第10章单运放二次型有源滤波电路6第10章单运放二次型有源滤波电路二次型的基本形式低通49第10章单运放二次型有源滤波电路二次型的基本形式低通7第10章单运放二次型有源滤波电路次数为高通带通次数为偶数50第10章单运放二次型有源滤波电路次数为高通带通次数为第10章单运放二次型有源滤波电路带阻延迟均衡器51第10章单运放二次型有源滤波电路带阻延迟均衡器910.2单运放二次型电路的基本结构第10章单运放二次型有源滤波电路实现结构：各种正反馈、负反馈电路负反馈电路传输零点正反馈电路5210.2单运放二次型电路的基本结构第10章单运放二次型有第10章单运放二次型有源滤波电路前馈函数反馈函数运放53第10章单运放二次型有源滤波电路前馈函数反馈函数运放11第10章单运放二次型有源滤波电路负反馈电路传输零点当54第10章单运放二次型有源滤波电路负反馈电路传输零点当12第10章单运放二次型有源滤波电路前馈网络的零点转移函数的反馈网络的零点转移函数的零点极点RC网络的极点对转移函数无影响左半平面任意极点桥式RC网络复平面上的极点×梯形RC网络55第10章单运放二次型有源滤波电路前馈网络的零点转移函数的反第10章单运放二次型有源滤波电路桥式RC网络56第10章单运放二次型有源滤波电路桥式RC网络14第10章单运放二次型有源滤波电路正反馈电路57第10章单运放二次型有源滤波电路正反馈电路15第10章单运放二次型有源滤波电路当前馈网络的零点转移函数的RC网络的极点反馈网络的零点因子转移函数的零点极点左半平面任意极点58第10章单运放二次型有源滤波电路当前馈网络的零点转移函数的10.3萨伦－凯（Sallen－Key）电路第10章单运放二次型有源滤波电路低通滤波器前馈网络反馈网络5910.3萨伦－凯（Sallen－Key）电路第10章单运第10章单运放二次型有源滤波电路60第10章单运放二次型有源滤波电路18第10章单运放二次型有源滤波电路低通多方案比较灵敏度5个元件满足2个方程任意61第10章单运放二次型有源滤波电路低通多方案比较灵敏度5个元第10章单运放二次型有源滤波电路的调整

1.的减小62第10章单运放二次型有源滤波电路的调整1.第10章单运放二次型有源滤波电路

2.的增大小，相对准确63第10章单运放二次型有源滤波电路2.的增大小，10.4RC－CR变换第10章单运放二次型有源滤波电路低通滤波器高通滤波器电容电阻电阻电容RCCR变换低通滤波器高通滤波器CRRC变换截止频率、过渡比相同6410.4RC－CR变换第10章单运放二次型有源滤波电路低10.5正反馈结构的带通电路第10章单运放二次型有源滤波电路Sallen－Key带通电路前馈网络反馈网络6510.5正反馈结构的带通电路第10章单运放二次型有源滤波第10章单运放二次型有源滤波电路6个元件满足2个方程多方案比较灵敏度66第10章单运放二次型有源滤波电路6个元件满足2个方程多方案10.6实现虚轴上的传输零点第10章单运放二次型有源滤波电路双T型RC网络虚轴上的传输零点定性带阻滤波器椭圆函数逼近的低通、高通滤波器存在于6710.6实现虚轴上的传输零点第10章单运放二次型有源滤波第10章单运放二次型有源滤波电路前馈网络RC负载网络分开极点、零点频率68第10章单运放二次型有源滤波电路前馈网络RC负载网络分开极10.7负反馈低通滤波器第10章单运放二次型有源滤波电路前馈网络6910.7负反馈低通滤波器第10章单运放二次型有源滤波电路第10章单运放二次型有源滤波电路桥式网络70第10章单运放二次型有源滤波电路桥式网络2810.8负反馈带通电路第10章单运放二次型有源滤波电路前馈网络反馈网络7110.8负反馈带通电路第10章单运放二次型有源滤波电路前第10章单运放二次型有源滤波电路72第10章单运放二次型有源滤波电路30第10章单运放二次型有源滤波电路3参数73第10章单运放二次型有源滤波电路3参数31第10章单运放二次型有源滤波电路在负反馈结构中应用正反馈Q值加强法德利雅尼斯首先提出Delyiannis好处显著高Q，元件参数低分散，灵敏度低74第10章单运放二次型有源滤波电路在负反馈结构中应用正反馈Q第10章单运放二次型有源滤波电路减小，Q增大75第10章单运放二次型有源滤波电路减小，Q增大3310.9全通滤波器第10章单运放二次型有源滤波电路带通7610.9全通滤波器第10章单运放二次型有源滤波电路带通3第10章单运放二次型有源滤波电路AP77第10章单运放二次型有源滤波电路AP35第10章单运放二次型有源滤波电路BR78第10章单运放