《有源濾波器》PPT課件

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1、3.5有源濾波器3.5.1有源濾波器的種類和基本性能2021/8/311第三章3.1有源濾波器濾波器是一種能使一定頻率的信號(hào)通過(guò)，而阻止或衰減其它頻率信號(hào)的電路．濾波器可由LC或RC無(wú)源元件組成，亦可由有源器件和RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。前者稱為無(wú)源濾波器，后者稱為有源濾波器。集成運(yùn)算放大器是一種性能良好的有源器件，由它組成的有源濾波器低頻性能好，具有體積小、重量輕、精度高、穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。但由于運(yùn)放工作頻率的限制，這種濾波器的工作頻率不能太高(＜100kHz)。2021/8/312第三章3.1有源濾波器分類低通濾波器（LowPassFilte

2、r簡(jiǎn)稱LPF）高通濾波器（HighPassFilter簡(jiǎn)稱HPF）帶通濾波器（BandPassFilter簡(jiǎn)稱BPF）帶阻濾波器（BandEliminationFilter簡(jiǎn)稱BEF）2021/8/313第三章3.1高通濾波器（HPF）截止頻率通帶增益2021/8/314第三章3.1低通濾波器（LPF）截止頻率通帶增益2021/8/315第三章3.1帶通濾波器（BPF）高端截止頻率固有頻率中心頻率帶寬低端截止頻率2021/8/316第三章3.1帶阻濾波器（BEF）2021/8/317第三章3.1濾波器的傳遞函數(shù)濾波器的理想特性不可能在物理

3、上實(shí)現(xiàn)，可用下面的傳遞函數(shù)對(duì)理想特性加以逼近：逼近的程度取決于階數(shù)n2021/8/318第三章3.1不同階數(shù)的低通濾波器的幅頻特性2021/8/319第三章3.1濾波器的傳遞函數(shù)可把高階函數(shù)分解成多個(gè)二階函數(shù)（當(dāng)n為偶數(shù)）或分解成一個(gè)一階函數(shù)和多個(gè)二階函數(shù)（當(dāng)n為奇數(shù)），所以一個(gè)n階的濾波器可用多個(gè)二階濾波器或一個(gè)一階濾波器和多個(gè)二階濾波器級(jí)聯(lián)而得到，因此一階和二階濾波器是最基本的濾波器。2021/8/3110第三章3.1二階濾波器傳遞函數(shù)的一般形式為式中，為阻尼系數(shù)；ωo為固有頻率。當(dāng)系數(shù)b取不同值時(shí)?？傻玫讲煌匦缘臑V波器。2021/

4、8/3111第三章3.1bo=b1=0，b2=KoωO21.低通濾波器傳遞函數(shù)2021/8/3112第三章3.12.高通濾波器傳遞函數(shù)bo=Ko，b1=b2=02021/8/3113第三章3.13.帶通濾波器傳遞函數(shù)bo=b2=0，b1=Koαωo2021/8/3114第三章3.14.帶阻濾波器傳遞函數(shù)bo=Ko，b1=0，b2=KoωO22021/8/3115第三章3.1傳遞函數(shù)的分母上的常數(shù)--阻尼系數(shù)α值決定了同一形式的濾波器的不同性能；按濾波特性又可將有源濾波器分為最大平坦型(最平)、紋波型和恒延時(shí)型濾波器。2021/8/3116

5、第三章3.1低通濾波器的三種濾波特性恒延時(shí)型最大平坦型紋波型2021/8/3117第三章3.1低通濾波器的三種濾波特性最大平坦型紋波型恒延時(shí)型2021/8/3118第三章3.1最大平坦型當(dāng)α=時(shí)，濾波器的幅頻特性在通帶內(nèi)有最大的平坦區(qū)，但在阻帶內(nèi)衰減較為緩慢，選擇性較差。濾波器的截止頻率定義為幅值下降3dB時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率，其值等于固有頻率，即ωc=ωo。濾波器的相頻特性是非線性的，故不同頻率的信號(hào)通過(guò)濾波器后會(huì)有不同的相移。這種特性的濾波器又稱巴特沃思（Butterworth）型濾波器。2021/8/3119第三章3.1紋波型濾波器當(dāng)α＜

6、時(shí)，濾波器的幅值在通道帶內(nèi)具有一定的波動(dòng)ΔK（常用dB表示），但在阻帶內(nèi)具有較陡的衰減特性，且選擇性好，且波動(dòng)越大，選擇性越好。截止頻率ωc定義為增益幅值從峰值回到起始值時(shí)的頻率，與固有頻率的關(guān)系為。相頻特性也是非線性的，這種特性的濾波器又稱契比雪夫（Chebyshev）型濾波器。2021/8/3120第三章3.1恒時(shí)延濾波器當(dāng)α=時(shí)，濾波器的幅頻特性在通帶內(nèi)的平坦區(qū)較小，從通帶到阻帶過(guò)渡緩慢，相頻特性是線性的，即在規(guī)定頻率范圍內(nèi)，各種頻率正弦信號(hào)通過(guò)濾波器后，信號(hào)的幅值不變，而相移與頻率正比，即延遲時(shí)間Td是常數(shù)。這種特性的濾波器稱為恒

7、時(shí)延濾波器，又稱貝塞爾（Bessel）型濾波器。濾波器的延遲時(shí)間與固有頻率的關(guān)系為fo=0.15915／Td。2021/8/3121第三章3.1三種濾波器選擇當(dāng)要求在通帶內(nèi)具有最大平坦的幅頻特性時(shí)，應(yīng)選用巴特沃思型濾波器。若在通帶內(nèi)允許幅值有一定波動(dòng)，但需要有較快的衰減特性時(shí)，應(yīng)選取契比雪夫型濾波器。如果要求經(jīng)過(guò)濾波器后的正弦信號(hào)不產(chǎn)生波形失真，可采用貝塞爾型濾波器。2021/8/3122第三章3.1濾波器的其它參數(shù)帶通和帶阻濾波器，常用品質(zhì)因素Q表示濾波器的性能，Q的定義為：Q與α的關(guān)系為Q是衡量濾波器選擇性的指標(biāo)，Q越大，選擇性越好。

8、2021/8/3123第三章3.1濾波器的參數(shù)通帶增益Ko中心頻率ωo(或截止頻率ωC)阻尼系數(shù)α（或品質(zhì)因數(shù)Q）通帶增益紋波ΔK(dB)2021/8/3124第三章3.1濾波器的靈敏度S靈敏