滤波器的基础知识２.doc

《滤波器的基础知识２.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、一.滤波器的基础知识1.滤波器的功能滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。滤波器中，把信号能够通过的频率范围，称为通频带或通带；反之，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带；通带和阻带之间的分界频率称为截止频率；理想滤波器在通带内的电压增益为常数，在阻带内的电压增益为零；实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围的过渡带。2.滤波器的分类（1）按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种n（2）按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑

2、制高频分量或干扰和噪声。高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。（3）按所采用的元器件分为无源和有源滤波益两种。%1.无源滤波器：仅由无源元件（只L和刀组成的滤波益，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感厶较犬时滤波器的体积和重暈都比较人，在低频域不适

3、用。%1.有源滤波器：由无源元件（一般用斤和刀和有源器件（如集成运算放大器）组成。这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显,多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需耍磁屏蔽（由于不使用电感元件）；缺点是：通带范围受有源器件（如集成运算放大器）的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用o3.滤波器的主要参数（1）通帯增益和：滤波器通带内的电压放大倍数。（2）特征角频率％和特征频率角：它只与滤波用的电阻和电容元件的参数有关，通常RC,对于带通（带

4、阻）滤波器，称为带通（带阻）滤波器的中心角频率3°或中心频率加是通带（阻带）内电压增益最大（最小）点的频率。(3)截止角频率°c和截止频率fo：它是电压增益下降到I血〔4伍(即)时所对应的角频率。必须注意°C不一定等于％。带通和带阻滤波器有两个Gc,即0L和°H。(4)通带(阻带)宽度盹：它是带通(带阻)滤波器的两个0C之差值，即BW=轴一％(5)等效品质因数Q：对低通和高通滤波器而言,Q值等于3=%时滤波器电路电压增益的模与通带增益之比，即Q=A^^M.对带通(带阻)滤波益而言,Q值等于中心角频率与通带(阻带)宽度BW之比，即Q=^tBW1.有源滤波器的阶数有源滤波器传递函

5、数分母中“S”的最高“方次”称为滤波器的“阶数”。阶数越高，滤波器幅频特性的过渡带越陡，越接近理想特性。i般情况下，一阶滤波器过渡带按每十倍频20dB速率衰减；二阶滤波器每十倍频40dB速率衰减。高阶滤波器可山低阶滤波器串接组成。2.低通和高通滤波器之间的对偶关系(1)幅频特性的对偶关系：当低通滤波器和高通滤波器的通带增益A0、截止频率或fO分别相等时，两者的幅频特性曲线相对于垂直线f二fO对称。(2)传递函数的对偶关系：将低通滤波器传递函数中的S换成1/S,则变成对应的高通滤波器的传递函数。(3)电路结构上的对偶关系：将低通滤波器中的起滤波作用的电容C换成电阻R,并将起滤波作用

6、的电阻R换成电容C,则低通滤波器转化为对应的高通滤波器。4fL20丄二・滤波器和衰减器的电路设计滤波器是一种典型的选频电路，在给定的频段内，理论上它能让信号无衰减地通过电路,这一段称为通带外的其他信号将受到很大的衰减，具有很大衰减的频段称为阻带，通带与阻带的交界频率称为截止频率，对滤波器的基本要求是：（1）通带内信号的衰减要小，阻带内信号的衰减要大，山通带过渡到阻带的衰减特性陡直上升；（2）通带内的特性阻抗要恒为常数，以便于阻抗匹配。滤波器的分类如下：滤波器：1、无源滤波器2、有源滤波器，无源滤波器又分为：RC滤波器和LC滤波器,RC滤波器又分为：1低通RC滤波器2高通RC滤波器

7、3带通RC滤波器LC滤波器又分为：1低通IX滤波器2高通LC滤波器3带阻LC滤波器4带通IX滤波器有源滤波器又分为：1有源高通滤波器2有源低通滤波器3有源带通滤波器4有源带阻滤波器目前滤波器的分析和设计方法有两种：一是影像参数分析法，二是工作参数分析法（又称综合法）。前者设计简单，易于常握，但这种滤波器的实测滤波特性与理论上的预定特性差别较人，在通带内乂不能取得良好阻抗匹配，很难满足对滤波特性精度高的要求；后者是以网络综合理论为基础的分析方法，它选区找出与理想滤波特性相近似的网络