模電第八章 有源濾波器

第八章有源濾波器8.1基本概念

8.2濾波電路分析8.3濾波電路綜合

8.1基本概念

8.1.1濾波器的分類

根據(jù)電路所用元件的不同，濾波器可以分為無(wú)源濾波器和有源濾波器。無(wú)源濾波器-----由無(wú)源元件R、L、C組成的濾波電路有源濾波器----由無(wú)源元件和三極管、集成運(yùn)算放大器等有源元件組成的濾波電路根據(jù)截止頻率附近幅頻特性或相頻特性的不同，濾波器可以分為巴特沃斯（Butterworth）濾波器、切比雪夫（Chebyshev）濾波器、貝塞爾（Bessel）濾波器等。根據(jù)階數(shù)，濾波器可以分為一階濾波器、二階濾波器等等。根據(jù)濾波器通帶和阻帶的頻率范圍，濾波器可分為低通濾波器(LowPassFilter，LPF)、高通濾波器(HighPassFilter，HPF)、帶通濾波器(BandPassFilter，BPF)、帶阻濾波器(BandEliminationFilter，BEF)和全通濾波器（AllPassFilter，APF)等。圖8-1各種濾波器的理想幅頻特性a）低通

b）高通

c）帶通

d）帶阻e)全通

低通

高通帶通

帶阻

8.1.2無(wú)源濾波器無(wú)源RC低通濾波電路令圖

8-2低通無(wú)源濾波電路圖

8-3低通無(wú)源濾波電路實(shí)際的幅頻特性無(wú)源RC高通濾波電路

令

8.1.2無(wú)源濾波器圖

8-4高通無(wú)源濾波電路圖

8-5高通無(wú)源濾波電路的幅頻特性

8.1.3有源濾波器

與無(wú)源濾波器相比，在有源濾波電路中，集成運(yùn)放起著放大的作用，提高了電路的增益，而且因集成運(yùn)放輸入阻抗很高，故對(duì)RC網(wǎng)絡(luò)的影響小，同時(shí)又因其輸出電阻低，帶負(fù)載能力就強(qiáng)；另外由于不使用電感元件，可減小濾波器的體積和重量。但是，由于通用型集成運(yùn)放的帶寬有限，所以目前有源濾波器的工作頻率較低，一般在幾千赫以下（采用特殊器件也可以做到幾兆赫），而在頻率較高的場(chǎng)合，常采用LC無(wú)源濾波器效果較好。帶同相比例放大電路的LPF帶反相比例放大電路的LPF8.2濾波電路分析8.2.1有源低通濾波器1.一階低通濾波器up圖

8-62.二階低通濾波器令

圖8-7二階有源低通濾波器

a）電路令當(dāng)按-40dB/十倍頻下降

當(dāng)fH圖8-7二階有源低通濾波器

b）幅頻特性圖8-7二階有源低通濾波器

b）幅頻特性3.二階壓控低通濾波器令，則可得電路的特征頻率:當(dāng)信號(hào)頻率為零時(shí)，電路的通帶電壓放大倍數(shù)其中，

Q為f=f0時(shí)電壓放大倍數(shù)的模與通帶電壓放大倍數(shù)之比，稱為等效品質(zhì)因數(shù)圖8-88.2.2有源高通濾波器1.一階高通濾波器圖

8-9一階高通有源濾波電路

a）帶同相比例放大電路的HPFb）幅頻特性2.二階壓控高通濾波器圖8-10二階壓控電壓源高通濾波器a）電路b）幅頻特性

8.2.3有源帶通濾波器圖8-11帶通濾波器的組成a)原理框圖

b)低通濾波幅頻特

c)高通濾波幅頻特

d)帶通濾波幅頻特a)c)b)d)

圖8-12壓控電壓源帶通濾波器

a）電路

b）幅頻特性8.2.4有源帶阻濾波器圖8-13帶阻濾波器的框圖

圖8-14帶阻濾波器a）電路

b）幅頻特性8.2.5有源全通濾波器

全通濾波器沒(méi)有阻帶，其理想濾波特性從零到無(wú)窮大，信號(hào)可以無(wú)衰減地通過(guò)濾波器，但不同頻率的信號(hào)將產(chǎn)生不同的相移。因此全通濾波器也稱為延時(shí)濾波器或移相器。

圖8-15一階全通濾波器a）電路一

b）電路二圖8-16全通濾波器電路的幅頻特性和相頻特性a)幅頻特性

b)相頻特性8.3濾波電路綜合

圖8-173種類型濾波器二階LPF的幅頻特性實(shí)驗(yàn)8.1無(wú)源和有源低通濾波器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1．一階無(wú)源低通濾波電路1）運(yùn)行Multisim電子設(shè)計(jì)軟件

一階無(wú)源低通濾波電路實(shí)驗(yàn)8.1無(wú)源和有源低通濾波器2．一階有源低通濾波電路一階有源低通濾波電路3．二階有源低通濾波電路4．一階有源高通濾波電路5．一階有源帶通濾波電路6．一階有源帶阻濾波電路