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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,有 源 滤 波 电路,滤波器是一种能使有用信号通过,,滤除信号中无用频率,即,抑制无用信号的电子装置。,滤波器的用途,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。,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。,低通滤波器(,LPF),高通滤波器(,HPF),带通滤波器(,BPF),带阻滤波器(,BEF),有源滤波电路的分类,低通滤波器的主要技术指标,(1)通带增益,A,v,p,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,f,p,其定义与放大电路的上限截止频率相同。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。,一阶有源滤波器,电路特点是电路简单,阻带衰减太慢,选择性较差。,RC,低通,电压放大倍数,(传递函数)为,2.传递函数,当,f,= 0,时,电容视为开路,通带内的增益为,1.通带增益,3.幅频响应,一阶,LPF,的幅频特性曲线,简单二阶低通有源滤波器,为了使输出电压在高频段以更快的速率下降,以改善滤波效果,再加一节,RC,低通滤波环节,称为二阶有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。,二阶,LPF,二阶,LPF,的幅频特性曲线,(1)通带增益,当,f,= 0,或频率很低时,各电容视为开路,通带内的增益为,(2)传递函数,通常有,C,1,=,C,2,=,C,,,联立求解以上三式,可得滤波器的传递函数,(3)通带截止频率,将,s,换成,j,,,令,可得,解得截止频率,当 时,上式分母的模,与理想的二阶波特图相比,在超过 以后,幅频特性以,-,40,dB/,dec,的速率下降,比一阶的下降快。但在通带截止频率 之间幅频特性下降的还不够快。,二阶压控型低通有源滤波器中的一个电容器,C,1,原来是接地的,现在改接到输出端。显然,C,1,的改接不影响通带增益。,二阶压控型,LPF,二阶压控型低通滤波器,二阶压控型,LPF,的幅频特性,2.二阶压控型,LPF,的传递函数,上式表明,该滤波器的通带增益应小于3,才能保障电路稳定工作。,N,节点的电流,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,定义有源滤波器的品质因数,Q,值为 时的电压放大倍数的模与通带增益之比,以上两式表明,当 时,,Q,1,,在,处的电压增益将大于 ,幅频特性在,处将抬高。,当 3时,,Q,=,,有源滤波器自激。由于将 接到输出端,等于在高频端给,LPF,加了一点正反馈,所以在高频端的放大倍数有所抬高,甚至可能引起自激。,二阶反相型低通有源滤波器,二阶反相型,LPF,是在反相比例积分器的输入端再加一节,RC,低通电路而构成。,反相型二阶,LFP,改进型反馈反相二阶,LFP,由图,传递函数为,频率响应为,N,节点,的电流方程,以上各式中,二阶压控型,HPF,有源高通滤波器,由此绘出的频率响应特性曲线,(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,结论:当 时,幅频特性曲线的斜率 为+40,dB/,dec,;,当 3时,电路自激。,二阶压控型,HPF,频率响应,有源带通滤波器(,BPF),和带阻滤波器(,BEF),二阶压控型,BPF,二阶压控型,BEF,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。,要想获得好的滤波特性,一般需要较高的阶数。滤波器的设计计算十分麻烦,需要时可借助于工程计算曲线和有关计算机辅助设计软件。,有源带通滤波器(,BPF),和带阻滤波器(,BEF),解:根据,f,0,,,选取,C,再求,R,。,1.,C,的容量不易超过 。,因大容量的电容器体积大,,价格高,应尽量避免使用。,取,计算出 ,取,例1:,要求二阶压控型,LPF,的,Q,值为0.7,,试求电路中的电阻、电容值。,2,根据,值求 和 ,因为 时 ,,,根据 与 、 的关系,集成运放两输,入端外接电阻的对称条件,解得:,实验八 运算放大器在信号方面的应用,调零电路,调整,R,W,使输出为零。,1.反相比例放大器,测量,u,0,=?,,,计算,A,uf,= u,0,/u,i,。,u,i,2.同相比例放大器,u,i,测量,u,0,=?,,,计算,A,uf,= u,0,/u,i,。,3.跟随器,u,i,测量,u,0,=?,,计算,A,uf,= u,0,/u,i,。,4.微分电路,观察,u,0,的输出波形,。,u,i,
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