《有源滤波器》PPT课件

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1、3.5有源滤波器3.5.1有源滤波器的种类和基本性能2021/8/311第三章3.1有源滤波器滤波器是一种能使一定频率的信号通过，而阻止或衰减其它频率信号的电路．滤波器可由LC或RC无源元件组成，亦可由有源器件和RC网络构成。前者称为无源滤波器，后者称为有源滤波器。集成运算放大器是一种性能良好的有源器件，由它组成的有源滤波器低频性能好，具有体积小、重量轻、精度高、稳定性好等一系列优点。但由于运放工作频率的限制，这种滤波器的工作频率不能太高(＜100kHz)。2021/8/312第三章3.1有源滤波器分类低通滤波器（LowPassFilte

2、r简称LPF）高通滤波器（HighPassFilter简称HPF）带通滤波器（BandPassFilter简称BPF）带阻滤波器（BandEliminationFilter简称BEF）2021/8/313第三章3.1高通滤波器（HPF）截止频率通带增益2021/8/314第三章3.1低通滤波器（LPF）截止频率通带增益2021/8/315第三章3.1带通滤波器（BPF）高端截止频率固有频率中心频率带宽低端截止频率2021/8/316第三章3.1带阻滤波器（BEF）2021/8/317第三章3.1滤波器的传递函数滤波器的理想特性不可能在物理

3、上实现，可用下面的传递函数对理想特性加以逼近：逼近的程度取决于阶数n2021/8/318第三章3.1不同阶数的低通滤波器的幅频特性2021/8/319第三章3.1滤波器的传递函数可把高阶函数分解成多个二阶函数（当n为偶数）或分解成一个一阶函数和多个二阶函数（当n为奇数），所以一个n阶的滤波器可用多个二阶滤波器或一个一阶滤波器和多个二阶滤波器级联而得到，因此一阶和二阶滤波器是最基本的滤波器。2021/8/3110第三章3.1二阶滤波器传递函数的一般形式为式中，为阻尼系数；ωo为固有频率。当系数b取不同值时。可得到不同特性的滤波器。2021/

4、8/3111第三章3.1bo=b1=0，b2=KoωO21.低通滤波器传递函数2021/8/3112第三章3.12.高通滤波器传递函数bo=Ko，b1=b2=02021/8/3113第三章3.13.带通滤波器传递函数bo=b2=0，b1=Koαωo2021/8/3114第三章3.14.带阻滤波器传递函数bo=Ko，b1=0，b2=KoωO22021/8/3115第三章3.1传递函数的分母上的常数--阻尼系数α值决定了同一形式的滤波器的不同性能；按滤波特性又可将有源滤波器分为最大平坦型(最平)、纹波型和恒延时型滤波器。2021/8/3116

5、第三章3.1低通滤波器的三种滤波特性恒延时型最大平坦型纹波型2021/8/3117第三章3.1低通滤波器的三种滤波特性最大平坦型纹波型恒延时型2021/8/3118第三章3.1最大平坦型当α=时，滤波器的幅频特性在通带内有最大的平坦区，但在阻带内衰减较为缓慢，选择性较差。滤波器的截止频率定义为幅值下降3dB时所对应的频率，其值等于固有频率，即ωc=ωo。滤波器的相频特性是非线性的，故不同频率的信号通过滤波器后会有不同的相移。这种特性的滤波器又称巴特沃思（Butterworth）型滤波器。2021/8/3119第三章3.1纹波型滤波器当α＜

6、时，滤波器的幅值在通道带内具有一定的波动ΔK（常用dB表示），但在阻带内具有较陡的衰减特性，且选择性好，且波动越大，选择性越好。截止频率ωc定义为增益幅值从峰值回到起始值时的频率，与固有频率的关系为。相频特性也是非线性的，这种特性的滤波器又称契比雪夫（Chebyshev）型滤波器。2021/8/3120第三章3.1恒时延滤波器当α=时，滤波器的幅频特性在通带内的平坦区较小，从通带到阻带过渡缓慢，相频特性是线性的，即在规定频率范围内，各种频率正弦信号通过滤波器后，信号的幅值不变，而相移与频率正比，即延迟时间Td是常数。这种特性的滤波器称为恒

7、时延滤波器，又称贝塞尔（Bessel）型滤波器。滤波器的延迟时间与固有频率的关系为fo=0.15915／Td。2021/8/3121第三章3.1三种滤波器选择当要求在通带内具有最大平坦的幅频特性时，应选用巴特沃思型滤波器。若在通带内允许幅值有一定波动，但需要有较快的衰减特性时，应选取契比雪夫型滤波器。如果要求经过滤波器后的正弦信号不产生波形失真，可采用贝塞尔型滤波器。2021/8/3122第三章3.1滤波器的其它参数带通和带阻滤波器，常用品质因素Q表示滤波器的性能，Q的定义为：Q与α的关系为Q是衡量滤波器选择性的指标，Q越大，选择性越好。

8、2021/8/3123第三章3.1滤波器的参数通带增益Ko中心频率ωo(或截止频率ωC)阻尼系数α（或品质因数Q）通带增益纹波ΔK(dB)2021/8/3124第三章3.1滤波器的灵敏度S灵敏