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1、§7.4有源濾波電路對于信號(hào)的頻率具有選擇性的電路稱為濾波電路，它的功能是使特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)順利通過，而阻止其它頻率信號(hào)通過。一、濾波電路的基礎(chǔ)知識(shí)1、濾波電路的種類按照濾波電路的工作頻帶為其命名，分為低通濾波器（LPF）、高通濾波器（HPF）、帶通濾波器（BPF）、帶阻濾波器（BEF）和全通濾波器（APF）。低通濾波器：允許低頻信號(hào)通過，將高頻信號(hào)衰減。高通濾波器：允許高頻信號(hào)通過，將低頻信號(hào)衰減。ffpO通帶阻帶ffpO通帶阻帶帶通濾波器：允許某一頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過，將此頻帶以外的信號(hào)衰
2、減。帶阻濾波器：阻止某一頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過，而允許此頻帶以外的信號(hào)通過。ffp1O通帶阻帶阻帶fp2ffp1O通帶阻帶fp2通帶2、濾波器的幅頻特性ffp通帶阻帶過渡帶O在濾波器實(shí)際的幅頻特性中，在通帶與阻帶之間存在過度帶。是通帶放大倍數(shù)。使的頻率為通帶截止頻率fp。從fp到接近零的頻段稱為過度帶。使趨近于零的頻段稱為阻帶。過度帶愈窄，電路的選擇性愈好，濾波特性愈理想。3、無源濾波電路和有源濾波電路若濾波電路僅由無源元件（電阻、電容、電感）組成，則稱為無源濾波電路。若濾波電路中不僅由無源元件，還
3、有有源元件（雙極型晶體管、單極型晶體管、集成運(yùn)放）組成，則稱為有源濾波電路。（1）無源低通濾波器不帶上負(fù)載：＋＋－－RCRL帶上負(fù)載：3dBfPfO－20dB/十倍頻缺點(diǎn)：通帶放大倍數(shù)及截止頻率隨負(fù)載變化。優(yōu)點(diǎn)：簡單，穩(wěn)定。（2）有源濾波電路為了使負(fù)載不影響濾波特性，可在無源濾波電路和負(fù)載之間加一個(gè)高輸入電阻，低輸出電阻的隔離電路，這樣構(gòu)成有源濾波電路。RCRL+-A僅決定于RC的取值。負(fù)載變化，放大倍數(shù)的表達(dá)式不變，因此頻率特性不變。缺點(diǎn)：可靠性不如RC濾波電路，不適用于大電壓大電流的負(fù)載。4、
4、有源濾波電路的傳遞函數(shù)放大倍數(shù)的表達(dá)式進(jìn)行“拉氏變換”，將電壓與電流變換成“象函數(shù)”U（s）和I（s），輸出量與輸入量之比為傳遞函數(shù)。低通濾波電路的傳遞函數(shù)：1、同相輸入低通濾波器二、低通濾波器（1）一階電路RCR1+-AR2（用jω代替s）特征頻率（2）簡單二階電路當(dāng)f=f0時(shí)，，故通帶截止頻率fp=f0。1f/f0O－20dB/十倍頻0.110－3－10－20RC2R1+-AR2RC1PM當(dāng)C1=C2=C時(shí)，RC2R1+-AR2RC1PM（用jω代替s，令）令上式的分母的模為，可得要接近理想濾
5、波狀態(tài)，必須使在f=f0時(shí)放大倍數(shù)增大，則可使fp接近f，實(shí)際曲線接近1的位置，可引入正反饋。電路的幅頻特性:1f/f0O－40dB/十倍頻0.37－3－10－20－30－40（3）壓控電壓源二階低通濾波電路RC2R1+-AR2RC1PMC1引入的是正反饋，電路中既有負(fù)反饋又有正反饋。當(dāng)信號(hào)頻率趨進(jìn)于零時(shí)，C1的電抗趨于無窮大，正反饋很弱；當(dāng)信號(hào)頻率無窮大時(shí)，C2的電抗趨于零，UP(s)趨于零，反饋也很弱。RC2R1+-AR2RC1PM只要正反饋引入得當(dāng)，就可能在f=f0時(shí)，使電壓放大倍數(shù)數(shù)值增大
6、，又不會(huì)因正反饋過強(qiáng)產(chǎn)生自激振蕩。RC2R1+-AR2RC1PM當(dāng)C1=C2=C時(shí)，由上面的式子聯(lián)立求解得：當(dāng)[3-Aup（s）]>0時(shí)，極點(diǎn)在左半平面，系統(tǒng)穩(wěn)定，所以Aup（s）必須小于3，電路才能穩(wěn)定工作，而不產(chǎn)生自激振蕩。令s＝j(luò)ω，，則電壓放大倍數(shù)令，則f=f0時(shí)，Q的物理意義是f=f0時(shí)電壓放大倍數(shù)與通帶放大倍數(shù)之比。當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，調(diào)節(jié)Q，改善幅頻特性。令，則f=f0時(shí)，2、反相輸入低通濾波器（1）一階電路CR1+-AR2R3通帶放大倍數(shù)電路的傳遞函數(shù)為：（用jω代替s，令）通帶截止頻率：
7、fp=f0（2）二階電路C2Rf+-AR2R3R1C1（a）簡單二階低通濾波電路C2Rf+-AR2R3R1C1無限增益多路反饋二階低通濾波電路MN（b）分析（b）電路：C2Rf+-AR2R3R1C1MN由于Au(s)分母中一次項(xiàng)系數(shù)是恒大于零的，所以Aup(s)可以為任意值，系統(tǒng)都是穩(wěn)定的。故稱該電路為無限增益多路反饋濾波電路。3、三種類型的有源低通濾波器根據(jù)f0附近的頻率特性分類。巴特沃思濾波器的幅頻特性無峰值，在f=f0附近的幅頻特性曲線為單調(diào)減；切比雪夫在f=f0附近的截止特性最好，最接近理
8、想情況；貝塞爾濾波器的過渡特性最好，相頻特性無峰值。三、其它濾波電路（自學(xué)）1、高通濾波電路CRf+-ARRR1C（a）壓控電壓源二階高通濾波電路無限增益多路反饋二階高通濾波電路（b）C2R2+-AR3R1C1C32、帶通濾波電路LPFHPFfOfOC2Rf+-AR1R2RC1R33、帶阻濾波器LPFHPFfOfO求和電路fOCRf+-AR1RRC2CR/24、全通濾波電路（自學(xué)）§7.5電子信息系統(tǒng)預(yù)處理中所用放大電路（自學(xué)）五、狀態(tài)變量型有源濾波器（自學(xué)）四、開關(guān)電容濾波器（自
