六+基于集成运算放大器的有源+滤波器分析与设计.ppt

模拟电子电路及技术基础 孙 肖 子 《模拟电子电路与技术基础》课程的特点是 “概念性、工程性、实践性“强！ 6.3.2二阶无限增益多路反馈(MFB) 滤波器的电路实现及工程设计 列出节点方程 得 适当的选择 可构成低通、高通、带通和带阻滤波器 1.低通 设 就构成了二阶低通滤波器 传输函数 通带增益 中心频率 式中： 等效品质因数 ， ， 2.高通 设 就构成二阶多路负反馈高波滤波器 传输函数 通带增益 中心频率 等效品质因数 3.带通 将 就构成二阶多路负反馈带通滤波器 传输函数 通带增益 中心频率 等效品质因数 6.3.3二阶带阻滤波器的电路实现及工程设计 1. 双T网络有源带阻滤波器 无源双T型电路 等效电路 （1）无源RC双T网络的频率特性 双T网络的传递函数 稳态响应 式中 幅频特性 相频特性 相频特性 幅频特性 （2）有源双T带阻滤波器 传递函数 式中 稳态响应 ： 带宽 双T有源带阻滤波器幅频特性 2. 用带通和相加器组成带阻滤波器 用带通和相加器组成带阻滤波器的框图 6．4多功能有源RC滤波器 （状态变量滤波器）的工作原理与工程设计 6.4.1多功能有源RC滤波器（状态变量滤波器）的工作原理 二阶状态变量型有源滤波电路方框图 二阶状态变量型有源滤波电路的传递函数 传递函数 由图得： 二阶状态变量型有源滤波器 式中衰减系数 6.4.2集成多功能有源RC滤波器UFA42 UAF42集成有源滤波器是精密运算放大器、精密电阻和精密电容集成在一起的滤波器件 可以实现高通(HP)、低通(LP)、带通(BP)和带阻(BR)滤波器 主要性能特点如下： 具有高通、低通、带通和带阻滤波器的设计功能； 有源滤波器的构成仅需要外加几只电阻； 共模抑制比：典型值为96dB； 开环增益；典型值为126dB， 工作电源：±6V～± 18V，电流为±6mA； 输入电压：典型值为±11.5V； 最大负载电流：典型值为±25mA； 中心频率为0～100kHz。 片内电容为 1000pF ± 5% ， UAF42AP同相输入原理框图 UAF42AP反相输入原理框图 FILTER42软件可在 /tool/filter42 网址免费下载 6．5一阶全通滤波器（移相器）的原理与工程设计方法 1、一阶移相滤波器(1) 频率响应函数 幅频特性 相频特性 式中 2、一阶移相滤波器(2) 频率响应函数 幅频特性 相频特性 ， 式中 ） 全通滤波电路相频特性（附加相移） 6．6 开关电容滤波器基本原理 开关电容滤波器的主要特点是用开关和电容来代替电路中的电阻。其最大优点是结构简单、制造方便、价格低廉、无需更换元件，只需改变时钟频率和编程引脚电平就可以在一定的范围内改变滤波器的中心频率和Q值， 第六章 基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计 西安电子科技大学 “注重物理概念，采用工程观点； 重视实验技术，善于总结对比； 理论联系实际，注意应用背景； 寻求内在规律，增强抽象能力。” 6.1 滤波器的概念 滤波器是一种实现频率选择的信号处理电路。 按其幅频特性可分为低通、高通、带通、带阻和全通五种电路。 滤波电路的模型 电压传递函数 6.1.1 滤波器的特性 有源滤波器优点 1．输入阻抗高，输出阻抗低，输入、输出之间具有优良的隔离性能,所以各级之间均无阻抗匹配的要求； 2．由于不使用电感，体积和重量大幅度减小； 3．在低频段及超低频段的滤波功能上，具有LC滤波器无法比拟的优越性，低端截止频率甚至可以扩展到 Hz,如果使用电位器、可变电容器，有源滤波器的频率精度可以达到0.5%； 4．在通频带内传递函数的系数可以灵活调整,易于制作截止频率或中心频率连续可调的滤波器，且调整容易； 5、设计有源滤波器比设计LC滤波器更具灵活性，也可得到电压增益。 五种常用滤波器特性 (a)低通滤波器 (b)高通滤波器 (c)带通滤波器 (d)带阻滤波器 (e)全通滤波器 6.1.2 理想滤波器的逼近方法 理想滤波器的幅频特性曲线在工程上是不可能实现的，一可取的可实现方法是采用物理可实现函数来逼近这个传输特性， 常用的逼近理想特性的可实现函数 最平幅度滤波器（Butterworth滤波器）， 通带等波纹滤波器（Chebyshev滤波器）， 阻带等波纹滤波器（Inverse Chebyshev滤波器）， 通、阻带等波纹滤波器（椭圆函数滤波器） 线性相位滤波器（又称Bessel 滤波器） 波器的传输函数 和 …… …… 系数 决定了滤波