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1、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Avp 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fp 其定义与放大电
2、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。,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C1=C2=C，联立求解以上三
3、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C1原来是接地的，现在改接到输出端。显然C1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
4、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，Q1，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
5、曲线,(2)传递函数,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RW使输出为零。,1.反相比例放大器,测量u0=？，计算Auf = u0/ui 。,ui,2.同相比例放大器,ui,测量u0=？，计算Auf = u0/ui 。,3.跟随器,ui,测量u0 =？，计算Auf = u0/ui 。,4.微分电路,观察 u0 的输出波形。,ui,