有源带通滤波器.doc

《有源带通滤波器.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、有源带通滤波器的设计郑南雁　楚方求　程友发　　摘　要：有源带通滤波器以其良好的幅频特性，在信号的分析与测量中得到广泛应用。根据标准有源带通滤波器原理，采用频域分析法，可得出有源带通滤波器的特征频率计算公式。在此基础上，推荐了一种快捷实用的参数选择方法，并对单级、两级串联有源带通滤波器进行了幅频特性数字仿真。　　关键词：有源带通滤波器，频域分析，幅频特性，相频特性，特征频率TheDesignofActiveBand-PassFilter　　Abstract：Activeband-passfiltersarewidelyusedinsignalanalysisandmea

2、suringbecauseofitsgoodamplitude-frequencyproperty.Byapplyingfrequencyanalysismethodtoastandardactiveband-passfiltercircuit,aformulatocalculatecharacteristicfrequenciesisoffered.Furthermore,aquickwayofselectingrelatedparametersandadigitalsimulationofactiveband-passfiltersingleortwoinseri

3、esaregiven.　　Keywords：activeband-passfilter,frequencydomainanalysis,　amplitude-frequencyproperty,phase-frequencyproperty,characteristicfrequency　　测量和分析工程信号时，往往只需对特定频率或者特定频率范围的信号进行测量和分析，但在实际工程信号中，往往包含各种各样的干扰信号或者说是人们不感兴趣的信号。为了消除这些信号所产生的不良影响，人们最先想到的就是利用一个理想的带通滤波器，将这些干扰信号全部剔除。但理想带通滤波器仅在理论上存

4、在，实际设计和应用的带通滤波器只能尽可能地逼近理想的带通滤波器。1　有源带通滤波器的设计1.1　有源带通滤波器原理　　有源带通滤波器的原理见图1。图1　有源带通滤波器原理1.2　频域分析法　　假设：,由图1可得：　　当ω=0时，H(ω)=0；当ω≠0时，那么H(ω)的幅值为：假设该带通滤波器的特征频率为ω0，则由上式可以得出H(ω)的最大值为（此时ω=ω0）：即：1.3　参数选择　　由（3）、（4）两式不难看出，若取C1＝C2＝C，则有　　若再取R0=R1=R2=R,就可得到例如，要设计一个交流工频基波（50Hz）的有源带通滤波器，要求滤波器的增益为2.5左右，则可对

5、图1中的元器件参数作如下选择：　　第1步：为了计算方便，取C1=C2=C(103pF,104pF，105pF，106pF，……)，又要满足：（式中，R0‖R1表示R0与R1并联，即(R0‖R1)R2C2=，假设R0，R1，R2的取值范围都在几千欧至上百千欧之间，则有(R0‖R1)R2≤5×109，，即C≥0.447×10-7F(或44700pF)，由此可取C1=C2=106pF；　　第2步：由C1=C2=106pF，可得(R0‖R1)R2≈107，即R0，R1，R2若同为一个数量级，则它们都只能取几千欧，考虑滤波器的增益为2.5左右，│H(ω)max│成立，则有R2≈

6、5R0＜10kΩ，R0＜2kΩ，因此可取R0=1500Ω=1.5kΩ，R2=7.5kΩ；　　第3步：将f0=50Hz，C1=C2=106pF，R0=1.5kΩ，R2=7.5kΩ代入（4）式，可得(R0‖R1)=1.351kΩ，则(R0‖R1)=1.351kΩ，R1≈13.6kΩ，取R1=10kΩ；　　第4步：将f0=50Hz，C1=C2=106pF，R0=1.5kΩ，R1=10kΩ代入（4）式，可得R2=7.767kΩ；　　第5步：将C1=C2=106pF，R0=1.5kΩ，R1=10kΩ，R2=7.767kΩ代入（4）式，可得f0=50.00308≈50.00Hz，

7、H(ω0)≈2.58，符合设计要求。当采用两级串联时，f0=50.00308≈50.00Hz，H(ω0)≈6.64。1.4　幅频特性曲线的数字仿真　　图2为有源带通滤波器的幅频特性曲线的数字仿真图。图2　有源带通滤波器的幅频特性曲线的数字仿真图　　由图2可以看出:单级带通滤波器的最大幅值为2.59，频带约为31Hz（36～75　Hz）；倘若用同样两级带通滤波器串联而成的带通滤波器其最大幅值为6.7，频带约为27　Hz（38～65　Hz）。其幅频特性曲线的数字仿真图如图3所示。图3　级连有源带通滤波器的幅频特性曲线的数字仿真图2　应用示例　　有源带通滤