電子技術(shù)基礎(chǔ) 課件 模電 7.3 有源濾波器

7.3.1濾波器的基礎(chǔ)知識(shí)1.濾波器的功能通帶:能夠通過信號(hào)的頻率范圍阻帶:不能夠通過信號(hào)的頻率范圍截止頻率:通帶和阻帶之間的分界頻率7.3有源濾波器

允許信號(hào)中某一部分頻率的分量通過，而另外一部分頻率的信號(hào)則受到較大的抑制濾波器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)選頻電路，也稱為選頻裝置

a.根據(jù)工作頻率不同分為低通濾波器高通濾波器帶通濾波器帶阻濾波器全通濾波器2.濾波器的分類7.3有源濾波器fA0

理想濾波器的幅頻特性低通fA0通帶高通帶阻帶通通帶通帶通帶通帶Af0fA07.3有源濾波器0fA0.707實(shí)際低通濾波器的幅頻特性實(shí)際特性理想特性7.3有源濾波器b.

根據(jù)采用的元器件不同分無源濾波器有源濾波器7.3有源濾波器組成:由電阻、電容、電感等無源器件組成(a)

無源濾波器電路簡(jiǎn)單高頻性能好工作可靠?jī)?yōu)點(diǎn)CRRL無源高通濾波器電路體積小、重量輕通帶內(nèi)的信號(hào)可以放大精度高、性能穩(wěn)定、易于調(diào)試負(fù)載效應(yīng)小優(yōu)點(diǎn)可以多級(jí)相連，用低階來構(gòu)成高階濾波器7.3有源濾波器(b)有源濾波器組成：由電阻、電容和有源器件（如集成運(yùn)放）組成（1）電路組成（2）電路分析1.一階低通有源濾波器7.3有源濾波器7.3.2

一階有源濾波器+__+–+a.電路的傳遞函數(shù)Z1(s)Z2(s)+__+–+7.3有源濾波器令——濾波器的通帶增益+__+–+7.3有源濾波器b.濾波器的頻率特性令s=jw，得濾波器的頻率特性+__+–+7.3有源濾波器

電路得頻率特性與頻率的一次方有關(guān)，故電路為一階RC低通有源濾波器+__+–+7.3有源濾波器c.濾波器的幅頻特性由得d.相頻特性7.3有源濾波器討論幅頻和相頻特性(a)(b)(c)wc、fc分別稱為濾波器的截止角頻率、截止頻率濾波器具有低通的特性7.3有源濾波器3dB020lg|A(jw)|/dB–20dB/十倍頻畫幅頻特性曲線由7.3有源濾波器（3）

一階濾波器特點(diǎn)

a.電路簡(jiǎn)單

b.過渡帶的衰減慢，衰減速率20dB/十倍頻7.3有源濾波器3dB020lg|A(jw)|/dB–20dB/十倍頻b.電路分析a.電路組成(a)傳遞函數(shù)Z1(s)Z2(s)2.一階高通濾波器+__++_7.3有源濾波器式中通帶增益截止角頻率+__++_7.3有源濾波器濾波器的頻率特性令(b)頻率特性由得濾波器的截止頻率7.3有源濾波器(c)濾波器的幅頻特性由得幅頻特性曲線o十倍頻7.3有源濾波器7.3.3二階有源濾波器（1）

電路組成（2）電路分析a.電路的傳遞函數(shù)1、二階低通有源濾波器12+_+_._+7.3有源濾波器式中：為濾波器的通帶增益濾波器的特征角頻率電路的品質(zhì)因數(shù)7.3有源濾波器b.濾波器的幅頻特性c.濾波器的相頻特性7.3有源濾波器d.幅頻特性分析當(dāng)

<<

n時(shí)，由式知當(dāng)

>>

n時(shí)，電路具有低通濾波器特性因頻率特性與頻率的二次方有關(guān)，電路稱為二階RC低通有源濾波器7.3有源濾波器當(dāng)

=

n時(shí)由式知或7.3有源濾波器幅頻特性曲線10–310Q=105210.7070.5–407.3有源濾波器10–310Q=105210.7070.5–40這種濾波器稱為切比雪夫（Chebyshev）型濾波器a.特性有峰值當(dāng)時(shí)b.Q值越大，尖峰越高c.當(dāng)

時(shí)，電路將產(chǎn)生自激振蕩d.過渡帶衰減速度較快7.3有源濾波器c.Q值越小，幅頻特性下降得越早a.特性無峰值b.通帶有衰減當(dāng)時(shí)10–310Q=105210.7070.5–407.3有源濾波器c.幅頻特性最平坦a.無峰值稱為最大平坦或巴特沃斯（Butterworth）型濾波器b.在

≤

n的頻域下降量最小當(dāng)時(shí)10–310Q=105210.7070.5–407.3有源濾波器巴特沃斯型濾波器的幅頻特性當(dāng)此時(shí)的特征角頻率wn才是截止角頻率wc10–310–40–40dB/十倍頻7.3有源濾波器2.二階高通有源濾波器(1)電路組成(2)電路分析

+_

+_+_A7.3有源濾波器(2)電路的傳遞函數(shù)

品質(zhì)因數(shù)通帶增益特征角頻率10–3Q=105210.7070.5（3）幅頻特性曲線3.二階帶通有源濾波器(1)電路組成

32

+

__++A（2）電路的傳遞函數(shù)中心頻率通帶增益品質(zhì)因數(shù)Q=105210.50–20–40/wow10.1（3）濾波器得幅頻特性濾波器的通頻帶寬Q值越大，通頻帶越窄，濾波器的選擇性越強(qiáng)4.二階帶阻有源濾波器(1)電路組成C2CR32RCR/24+_+_+_（2）傳遞函數(shù)其中：11000.1-50Q小Q大（3）幅頻特性阻帶寬為【例】已知某有源濾波器的傳遞函數(shù)為（2）試計(jì)算濾波器的特征頻率（或中心頻率）、品質(zhì)因數(shù)和通帶寬度（1）分析該傳遞函數(shù)，說明電路具有哪種濾波器的特性【解】（1）帶通濾波器的傳遞函數(shù)8.3