西安交大 模拟电子技术 信号检测及处理电路 7.3.ppt

b. 电路分析 (2) 一阶高通滤波器 a. 电路组成 (a) 传递函数 Z1(s) Z2(s) + _ _ + + _ 式中 通带增益 截止角频率 + _ _ + + _ 滤波器的频率特性 令 (b) 频率特性 由 得 滤波器的截止频率 (c) 滤波器的幅频特性 由 得 幅频特性曲线 o 十倍频 2．二阶高通有源滤波器 (1) 电路组成 (2) 电路分析 压控电压源型电路二阶高通有源滤波器 + _ + _ + _ A 等效方框内的电路 等效电路 A0 3 2 + + – – + _ + _ + _ A 对节点3、2列节点电压方程 节点3 节点2 a. 传递函数 A0 3 2 + + – – 由以上两式电路的传递函数为 其中 品质因数 通带增益 特征角频率 b. 频率特性 令 由 得 c. 幅频特性 幅频特性曲线 1 0 –3 Q=10 5 2 1 0.707 0.5 7.3.4 带通和带阻有源滤波器 1． 二阶带通有源滤波器 (1) 电路组成 (2) 电路分析 3 2 + _ _ + + A 上页 下页 返回 模拟电子技术基础 7.3.1 滤波器的基础知识 功能: 允许信号中某一部分频率的分量通过。 通带: 能够通过信号的频率范围。 阻带: 不能够通过信号的频率范围。 截止频率: 通带和阻带之间的分界频率。 7.3 有源滤波器 滤波器的分类 a. 根据处理的信号不同分为 b. 根据使用的滤波元件不同分为 数字滤波器 模拟滤波器 RC型 LC型 RLC型 c. 根据工作频率不同分为 低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器 全通滤波器 f A 0 理想滤波器的幅频特性 低通 f A 0 通 带 高通 带阻 带通 通 带 通 带 通 带 通 带 A f 0 f A 0 0 f A 0.707 实际低通滤波器的幅频特性 实际特性 理想特性 阻带 过渡带 通带 d. 根据滤波器的阶数分 一阶滤波器 二阶滤波器 高阶滤波器 e. 根据采用的元器件不同分 无源滤波器 有源滤波器 滤器的阶数越高，性能越好。 组成: 由电阻、电容、电感等无源器件组成。 体积和重量比较大，电感还会引起电磁干扰。 (a) 无源滤波器 电路简单 高频性能好 工作可靠 优点 通带信号有能量损耗 负载效应比较明显 缺点 C R RL 无源高通滤波器 (b) 有源滤波器 电路体积小、重量轻。 通带内的信号可以放大。 精度高、性能稳定、易于调试。 负载效应小。 组成：由电阻、电容和有源器件（如集成运放）组成。 优点 可以多级相连，用低阶来构成高阶滤波器。 通带范围小。 需要直流电源。 适用于低频、低压、小功率等场合。 缺点 1. 一阶低通有源滤波器 7.3.2 低通有源滤波器 (1) 电路组成 (2) 电路分析 a. 电路的传递函数 + _ _ + – + 式中 Z1(s) Z2(s) 故 + _ _ + – + 令 ——滤波器的通带增益 + _ _ + – + b. 滤波器的频率特性 令 s=jw，得滤波器的频率特性 式中 即 因电路的频率特性与f 的一次方有关 故称之为一阶RC有源滤波器 c. 滤波器的幅频特性 由 得 d. 相频特性 讨论幅频和相频特性 (a) (b) (c) wc、fc分别称为滤波器的截止角频率、截止频率。 滤波器具有低通的特性。 3dB 0 20lg|A(jw)|/dB 幅频特性曲线 –20dB/十倍频 幅频特性曲线 由 (3) 一阶滤波器特点 a. 电路简单。 b. 过渡带的衰减慢，衰减速率20dB /十倍频。 2. 二阶有源低通滤波器 (1) 电路组成 (2) 电路分析 a. 电路的传递函数 无限增益多路反馈型二阶有源低通滤波器 1 2 + _ + _ . _ + 对节点1、2列节点电压方程 节点1 节点2 1 2 + _ + _ . _ + 由上两式得 其中 电路的品质因数 滤波器的特征角频率 式中 为滤波器的通带增益 b. 滤波器的频率特性 令 s=jw，得滤波器的频率特性 c. 滤波器的幅频特性 由 得 d. 滤波器的相频特性 e. 幅频特性分析 当? ?n时， 由式 知 当? ?n时， 电路具有低通滤波器特性 当?=?n时 由式 知 或 幅频特性曲线 1 0 –3 10 Q=10 5 2 1 0.707 0.5 –40 这种滤波器称为切比雪夫（Chebyshev）型滤波器 a. 特性有峰值。 1 0 – 3