9.1.3有源滤波器 - 有源滤波器-1.ppt

9.1引言模拟信号的处理电路——有源滤波电路——模拟乘法器——开关电容滤波器——调制与解调电路——锁相环——传感器与信号处理电路之间接口电路，对传感器的输出信号进行变换，例如将电荷变换为电压、电流变换为电压等。第9章信号的处理与变换模拟信号的变换电路滤波就是根据频率对信号进行筛选。滤波器的功能是使输入信号中特定范围内的频率成分通过，抑制信号中的其他频率成分。9.2有源滤波器9.2.1滤波器的分类与分析方法低通滤波器(LPF，LowPassFilter)；高通滤波器(HPF，HighPassFilter)；带通滤波器(BPF，BandPassFilter)；带阻滤波器(BEF，BandEliminationFilter)；全通滤波器(APF，AllPassFilter)。1.滤波器的分类——频率特性全通滤波器滤波器的幅度频率特性低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器9.2.1滤波器的分类与分析方法低通滤波器的幅频特性(1)滤波器的幅度频率特性过渡带频段内的信号虽然被抑制，但是仍然能通过滤波器；因而在设计滤波器时，要求通带之外的增益下降速度越快越好，即滤波器的过渡带越窄，电路的滤波特性越理想。9.2.1滤波器的分类与分析方法(2)无源滤波器——由电阻及电抗性元件电容、电感组成。无源低通滤波电路9.2.1滤波器的分类与分析方法频率特性表达式通带增益截止频率空载带载空载带负载无源滤波电路带负载的情况9.2.1滤波器的分类与分析方法频率特性表达式通带增益截止频率空载带载——由集成运放和无源元件R、C组成。(3)有源滤波器一阶有源滤波电路电压跟随器9.2.1滤波器的分类与分析方法传递函数s=j?=j2?f(4)无源滤波器和有源滤波器的比较①有源滤波器不使用电感、体积小、重量轻；②无源滤波器的滤波参数随负载变化；有源滤波器使用了集成运放，输入阻抗高，输出阻抗低，对信号具有缓冲作用，滤波参数不随负载变化；③有源滤波器在滤波的同时对信号具有放大作用，避免了信号的过度衰减；④有源滤波器只适用于信号处理，不适于高电压、大电流的负载；直流电源和大功率电子设备中均采用无源滤波器。9.2.1滤波器的分类与分析方法2.滤波器的分析方法(1)用传递函数来表征滤波器的传输特性。有源滤波电路中的集成运放工作在线性区，根据运放的“虚短”、“虚断”特性，运用节点电流法或叠加定理，列出电路在频域内的方程，求取电路的传递函数。(2)将s=j?代入传递函数中，得到频率特性方程，进而解出滤波电路的通带增益(也称通带电压放大倍数)、通带截止频率；画出滤波电路的幅频特性和相频特性。(3)滤波器的阶数取决于电路中RC环节的个数，即由传递函数的分母中拉氏算子“s”的最高幂数确定。一阶滤波器过渡带的变化速率为?20dB/十倍频，二阶滤波器过渡带的变化速率为?40dB/十倍频。若是n阶滤波器则过渡带的变化速率为?20ndB/十倍频。频率特性方程同相输入一阶低通滤波器1.一阶低通滤波器9.2.2有源低通滤波器传递函数通带放大倍数上限截止频率也称特征频率，。-20dB/十倍频程1.一阶低通滤波器-3dB*以低通滤波器的幅度频率特性为例。滤波器的通带是一个频率范围，这个范围内的信号能够以最小幅度的衰减通过滤波器；同理，阻带范围内的信号被衰减到零。图中A0是通带增益，随着频率的增加，增益下降，当增益下降到0.707A0时，对应的频率fH称为滤波器的上限截止频率。*对于一阶滤波电路fH、f0、fp实际上都相等，即fH=f0=fp=1/2?RC。对于高阶滤波电路f0和fp则不等。*以低通滤波器的幅度频率特性为例。滤波器的通带是一个频率范围，这个范围内的信号能够以最小幅度的衰减通过滤波器；同理，阻带范围内的信号被衰减到零。图中A0是通带增益，随着频率的增加，增益下降，当增益下降到0.707A0时，对应的频率fH称为滤波器的上限截止频率。*对于一阶滤波电路fH、f0、fp实际上都相等，即fH=f0=fp=1/2?RC。对于高阶滤波电路f0和fp则不等。