第三章 滤波器.ppt

2.切比雪夫滤波器： 这种滤波器在通带内存在等纹波动，而衰减度比同阶数的巴特沃思滤波器大，但相位响应畸变较大，适用于需快速衰减的场合，如信号调制解调电路。 在设计切比雪夫滤波器时，需指定通带内的纹波值 和决定阶次n的衰减要求，低通切比雪夫滤波器传递函数可写为： 多项式系数 可根据不同的 和阶 次n查表得到 。 3. 贝赛尔滤波器： 这种滤波器的相位响应较平坦，但其幅频响应衰减过早，对阶跃响应过冲极少，有最小的时间延迟特性，下降陡度差，适用于传递脉冲型的波形信号，能把过冲或振铃现象抑制到最小，常用于要求波形和、失真小的传递系统中，也可用于相敏信号处理 。 3.3常用有源滤波器的设计 运放为同相输入接法，因此滤波器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，相当于一个电压源，故称之，其优点是电路性能稳定，增益容易调节。 1. 低通滤波器的设计： (1). 压控电压源低通滤波器： R1 R2 R3 R4 C C 图为二阶压控电压源低通滤波器 其传递函数为： R R R3 R4 C C A 式中： 故当 已知时，有： 例：用上述方法设计一截止频率fc=3.4kHz， Q＝2的滤波器。 因为－3dB截止角频率 ，则 若选C＝0.01uF，则R＝468.3Ω≈470 Ω 取R3＝50k Ω，则R4＝75k Ω 解：通常C的容量宜在微法数量级以下，R的值一般 约为几百千欧以内，则： 例：已知fc=100Hz，设计一如图所示电路形式的 巴特沃思低通滤波器。 例：已知fc=100Hz，设计一如图所示电路形式的 巴特沃思低通滤波器。 解：通常C的容量宜在微法数量级以下，R的值一般 约为几百千欧以内，选C=0.047uF，则： 取归一化复频率 ，考虑-3dB截止频率 则： 对照二阶巴特沃思滤波函数，有： （2）无限增益多路负反馈二阶低通滤波电路 令： ，上式可写为： 式中： 解得： 例：已知fc=1kHz,A0=－4,试设计该电路形式的 二阶巴特沃思滤波器。 解： 二阶： 即： 选择： 可选： 由R2式可算出：R2=11.25k 可求得R1=2.806k 由R3式可求得R3=2.25k 几 * 滤波器的功能：对频率进行选择,过滤掉噪声和干扰信号，保留下有用信号。工程上常用来进行信号处理、数据传递和抑制干扰。 滤波器 通带：能够通过的信号频率范围。 阻带：受阻的信号频率范围。 截止频率：通带和阻带的界限频率。 滤波器的用途 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。 有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。 是指用晶体管或运放构成的包含放大和反馈的滤波器。 特点： 需要工作电压。 无源滤波器指用电容、电感、电阻组成的滤波器。 特点： 需要工作电压。 3.1 滤波器的分类： 一. 按是否使用有源器件分：无源滤波器、有源滤波器 1. 一阶RC低通滤波器(无源) (一). 无源滤波器 传递函数： 截止频率： 幅频特性： 此电路的缺点： 1、带负载能力差。 2、无放大作用。 3、特性不理想，边沿不陡。 幅频特性： 0.707 ?H 截止频率 0 1 |A| 1. 一阶RC高通滤波器(无源) 传递函数： 截止频率： 幅频特性： + _ + _ C R 　 RC 高通电路 此电路的缺点： 1、带负载能力差。 2、无放大作用。 3、特性不理想，边沿不陡。 幅频特性： + _ + _ C R 　 RC 高通电路 (二). 有源滤波器 指用放大器、电阻、电容组成的滤波电路，具有 信号放大功能，且输入、输出阻抗容易匹配。 缺点：使用电源、功耗大，集成运放的带宽有限， 工作频率难以做得很高，一般不能用于高频场合。 低通滤波器（LPF） 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF） 二.按通带和阻带的相互位置不同分为： ω |A| 0 ωC 通带 阻带 A0 ω |A| 0 ωC A0 通带 阻带 ω |A| 0 ωC1 A0 阻 阻 ωC2 通 ω |A| 0 ωC1 A0 阻 ωC2 通 通 各种滤波器理想的幅频特性： （1）低通 （2）高通 （3）带通 （4）带阻 运放电路