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模拟滤波电路设计.pptx

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1 模拟滤波电路设计 目录 背景知识 干扰和噪声 滤波器的作用 模拟滤波器的分类 滤波电路的阶数 滤波电路的通频带 滤波电路其它指标 无源与有源滤波电路 不同类型滤波电路的特点 滤波电路设计示例 利用Ti公司的webench进行设计 利用fiter solution软件进行设计 第1页/共23页 背景知识——干扰和噪声 干扰:受外部系统影响而产生误差电压和电流现象 生物医学信号微弱,系统具有高灵敏度,易把干扰引入测试系统 处于强电磁场环境:50Hz工频干扰 噪声:来自系统内部的随机扰动,由系统材料及元器件产生 1/f噪声,又称闪烁噪声或低频噪声,发生在两导体的连接处 热噪声,热噪声是导体中载流子随机热运动引起的,电阻、电容、电感、运放等均产生热噪声 散粒噪声,在半导体器件中,载流子产生与消失的随机性,使得流动着的载流子数目发生波动,由 此引起电流瞬时涨落,属于白噪声 第2页/共23页 背景知识——滤波器的作用 滤波器也可称为选频网络 信号的幅度、相位都会发生变化 第3页/共23页 模拟滤波器的分类 根据是否使用运放:无源滤波电路 有源滤波电路 根据通带频率范围:低通滤波电路 高通滤波电路 带通滤波电路 带阻滤波电路 根据电路拓扑结构:MFB滤波电路 Sallen key滤波电路 根据滤波特性: 巴特沃斯滤波电路 贝塞尔滤波电路 切比雪夫滤波电路 椭圆滤波电路 这种分类是对滤波电路不同维度的描述,实际使用中,四阶巴特沃斯低通有源滤波器 第4页/共23页 滤波电路的阶数 判断方法: 独立动态元件的个数; 传递函数中极点的个数;(H(s)=B(s)/A(s)) 意义: 衡量滤波的效果,阶数越高,滤波效果越好。 比如1阶滤波电路的衰减陡度不会超过-6db/oct,(oct为每倍频),为了增大衰减 陡度,就需要提高滤波电路的阶数 第5页/共23页 滤波电路的通频带 第6页/共23页 滤波电路其它参数     第7页/共23页 无源滤波电路 RC低通滤波器 Vo(jw)=T(jw)· Vi(jw) Uo(t)=H(t)*Ui(t) 第8页/共23页 有源滤波电路 2阶Sallen key型低通有源滤波电路           第9页/共23页 无源滤波电路与有源滤波电路的比较 无源滤波电路 优点:无源滤波器具有结构简单、成 本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低 缺点: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L较大时滤波器的体积和重量都比较大,在低频域不适用 有源滤波电路 优点:可动态滤除各次谐波,对系统内的谐波能够完全吸收;不会产生谐振。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、不需要磁屏蔽。 缺点:通带范围受有源器件的带宽限制,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 第10页/共23页 不同类型滤波电路的幅度平方响应 巴特沃斯滤波电路 切比雪夫I型滤波电路 切比雪夫II型滤波电路 贝塞尔滤波电路 椭圆滤波电路 第11页/

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