模拟电路 教学课件 作者 张丽华第6章ch06-2.ppt

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1、6.2有源滤波电路6.2.1有源低通滤波器6.2.2有源高通滤波电路6.2.3有源带通滤波电路6.2.4有源带阻滤波电路6.2.1有源低通滤波器低通滤波器的主要技术指标如下：（1）通带增益Aup通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数。理想的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为零，如图6-1中虚线所示。（2）通带截止频率fp截止频率是滤波器通带与阻带的界限频率。低通滤波器的截止频率指随着工作频率的提高，滤波器的传递函数的模下降到0.707Aup时所对应的频率。（3）衰减速率实际滤

2、波器的通带与阻带之间称为过渡带，如图6-1所示。过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。通常用滤波器在通带外每十倍频衰减了多少来表示。1.无源低通滤波电路由电路可知无源滤波电路主要存在如下问题：(1)电路的增益小,最大仅为1。(2)带负载能力差。如在无源滤波电路的输出端接一负载电阻RL,其截止频率和增益均随RL而变化。但它的优点是电路简单，无需直流电源供电，若将R换成电感线圈L，可适用于高电压、大电流应用场合对一个强信号进行滤波处理。若在R、C滤波网络和RL之间插入一个具有阻抗变换功能的放大电路组合，就

3、构成了有源滤波电路。就可以解决带负载能力差问题。2.一阶有源低通滤波电路该电路的电压传递函数特征频率通带增益截止频率fp=fo画出对数幅频特性如图6-4所示。可见，当以后，幅频特性仅以-20dB/十倍频程的缓慢速度下降，滤波特性较差。3.二阶有源低通滤波电路在图6-3所示的一阶电路基础上，再加一级RC低通电路，构成简单的二阶有源低通滤波电路，如图6-5所示。通带内的增益为电压传递函数式中，由于电压传递函数的分母中f的最高次幂为二次，故称为二阶有源低通滤波器。当f=fP时，,通带截止频率:可见，二阶LPF

4、衰减速率为-40dB/十倍频，滤波性能大大优于一阶LPF。二阶压控电压源型低通滤波器由fp公式看出，该电路fp的小于fo，因此在附近f=fp电压放大倍数下降太多。解决办法：设法在fo附近引入适当的正反馈，典型电路如图6-7所示，称之为二阶压控电压源型低通滤波器。该电路的传递函数为：通带内的增益为当f=f0时，上式可以化简为：定义有源滤波器的品质因数Q为f=f0时的电压放大倍数的模与通带增益之比，则它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。当Avp＜3时电路才能正常工作，这说明该电路放大倍数不能大

5、于3，因此该电路又称为有限增益压控电压源型有源滤波器。【例6-1】在图6-7所示的压控电压源型二阶低通滤波电路中，要求fo=2kΩ，Q=0.707，试选择电路中有关电阻、电容的参数值。解：（1）根据特征频率fo的值选择电容C的容值，再求电阻R的阻值。C的容量应不超过1μF，即尽量避免采用电解电容。R的阻值应在几kΩ至1MΩ之间。6.2.2有源高通滤波电路高通滤波电路和低通滤波电路具有对偶关系，只要把图图6-2、6-3、图6-5和图6-7电路中滤波网络的电容与电阻互换，就可得到对应的高通滤波电路。1.一阶

6、有源高通滤波器电压传递函数为式中（1）通带增益（2）截止频率（3）带外衰减速率可计算出该电路的带外衰减速率为－20dB/十倍频。可见，它与一阶有源低通滤波器的幅频特性曲线有“镜像”关系。2.二阶压控电源型高通滤波器由图可得该电路的传递函数为通带内的增益为特征频率为品质因数为可见，它与二阶低通滤波器的幅频特性曲线有“镜像”关系。由图可以看出，当时，幅频特性以-40dB/十倍频的斜率随升高而升高，且不能大于3，否则将引起自激振荡。【例6-2】电路如图6-12所示。已知集成运放均为理想运放；　　（1）分别说

7、明各电路是低通滤波器还是高通滤波器，简述理由；　　（2）分别求出各电路的通带增益。解：（1）在电路（a）中，若输入电压频率趋于零，则C1和C2相当于开路，集成运放构成电压跟随器，输出电压为该电路在频率低时有输出，频率高时无输出，因此电路（a）是低通滤波器。若输入电压频率趋于无穷大，则C1和C2相当于短路，输出电压为（a）（b）图6-12【例6-2】电路图（2）电路（a）的通带增益为电路（b）的通带增益为在电路（b）中，在频率低时无输出，频率高时有输出，因此电路（b）是高通滤波器。6.2.3有源带通滤波

8、电路对于有源滤波电路，放大器可以共用，将低通与高通的滤波网络串联起来，就可得到所需的有源带通滤波电路，图6.2.11（a）所示为二阶压控电压源型带通滤波电路。图6.2.11二阶压控电压源带通滤波电路带通滤波电路的中心频率通带宽度在C1=C2=C，R2=2R，R3=R的取值条件下：品质因数通带电压增益上限截止频率下限截止频率【例6-3】图6-13（a）所示电路中，R=796kΩ，C=0.01μF，R1=243kΩ，，6.2.4有源带阻滤波电路