2二阶有源RC滤波器.ppt

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1、第二章二阶有源RC滤波器2.1引言2.2滤波器的分类2.3运算放大器2.4灵敏度2.5低通滤波器2.6带通滤波器2.7高通滤波器和陷波滤波器2.8双积分回路滤波器2.1引言滤波器发展概况2.1引言一种电信号处理电路，在输出中保留输入中特定频率范围的有用信号，抑制其他频率的干扰信号或无用信号。从20世纪20年代到60年代，无源滤波器。50年代人们已经认识到，用有源电路代替电感在减小体积和降低成本方面具有潜在的优势。60年代中期，高质量集成运算放大器走向商品化。2.1引言70年代初期出现了混合集成有源RC滤波器，滤波器成为可以出售

2、的商品。70年代末，出现了不需要电阻的开关电容技术，这种滤波器的截止频率受时钟控制，具有比较高的精度。80年代以来，滤波器技术飞速发展，出现了多种形式的全集成滤波器，代表性的有MOSFET-C滤波器、跨导电容滤波器、开关电流滤波器、基于电流传输器的滤波器、连续时间电流模式滤波器等。目前，全集成滤波器朝着高频、低电压和低功耗的方向发展。滤波器发展概况有源滤波器的优点尺寸小，重量轻；采用集成工艺可以大批量生产，价格低，可靠性高；可以提供增益；可以与数字电路集成在同一芯片上。有源滤波器的不足之处适用频率范围受有源器件有限带宽的限制；

3、受元件值的容差和漂移的影响较大，即灵敏度相对来说比较高。2.1引言2.2滤波器的分类2.2滤波器的分类滤波器模拟滤波器（处理模拟信号）数字滤波器（处理数字信号）连续时间滤波器取样数据滤波器根据选频功能，滤波器可分为低通滤波器（LP）高通滤波器（HP）带通滤波器（BP）带阻滤波器（BR）全通滤波器（AP）2.2滤波器的分类低通滤波器LP2.2滤波器的分类通带：阻带：过渡带：低通滤波器描述LP函数的参数有：ωC—截止频率，ωS—阻带频率，H0—直流增益，δ—通带波纹，Δ—阻带衰减幅频特性在阻带内有零值，对应的网络函数H(S)在S平

4、面的jω轴上存在零点。N(S)和D(S)为S的多项式，且D(S)的阶数高于N(S)。2.2滤波器的分类低通滤波器通带内的最大幅值可能出现在ω=0处，但也可能在其他频率处。通带波纹一般规定不超过3dB。*等波纹变化：通带内所有极大值、极小值分别相等；*全极点函数：零点全部在ω=∞处，其一般形式为式中H0是与S无关的常数。2.2滤波器的分类二阶低通函数二阶低通滤波器式中H0为直流增益，ωp称为极点频率或无阻尼固有频率，Q称为品质因数。2.3运算放大器Bode图普通的幅频率特性图，横坐标是频率，纵坐标是幅值的放大倍数，表明了一个电网

5、络对不同频率信号的放大能力。在电子电路中，幅频特性图可能比较麻烦：第一，要表示一个网络在低频和高频下的所有情况，横轴（频率轴）会很长；第二，一般放大电路的放大倍数可能达到几百甚至上千，使得纵轴也很长；第三，画出的图形往往是很不规则的曲线。Bode图是经过处理的幅频特性图，它根据上述三点作了改进：1.横坐标的频率改成按指数增长，而不是以前的线性增长，比如频率刻度为：10、102、103、104等，每一小格代表不同的频率跨度。使一条横轴能表示如1Hz到108Hz这么大的频率范围。2.纵坐标用分贝表示，1dB=20logA。这样纵坐

6、标的值大概从0到60就足够了,读数较方便。3.将曲线直线化处理。相频特性也可以相应的画。2.2滤波器的分类高通滤波器*对于(b)、(c)、(d)所示的高通函数，它的所有零点处于s=0处，因此，其一般形式为式中多项式D(s)的次数为n。2.2滤波器的分类高通滤波器二阶高通函数的一般形式2.2滤波器的分类带通滤波器通带中心频率网络函数的一般形式2.2滤波器的分类二阶带通滤波器二阶带通函数带通函数具有两个阻带，下限阻带，上限阻带，一般并不需要带通滤波器具有对称性，在上、下阻带及过渡带的衰减也可不同。2.2滤波器的分类带阻滤波器二阶带

7、阻函数2.2滤波器的分类相频特性在音频应用场合，由于人耳对相位畸变不十分敏感，故相频特性不像幅频特性那么重要；在视频和数字传输中，滤波器引入的相位变化在时域波形中导致无法允许的失真。为了取得无失真视频传输，相位函数必须随ω线性变化。2.3运算放大器2.3运算放大器运算放大器简称运放，是构成有源RC滤波器的主要器件之一，它的性能直接影响有源RC滤波器的整体特性。理想运放增益为无穷大；实际运放增益为有限值。2.3运算放大器2.3运算放大器1、运算放大器的单极点模型：A0—直流增益,A(s)—实际增益，ω0—3dB截止频率。+-A+

8、++--当ω>>ω0时可简化为：A0ω0--增益带宽乘积，而τ—时间常数，显然理想运放τ=0。2.3运算放大器2.3运算放大器1、运算放大器的单极点模型：运放的非理想特性对滤波器的分析设计带来一定的复杂性。一般情况下，运放的输入、输出电阻对F的影响不大。而当电路截止频率=A0