滤波电路的基本概念与分类

8.5滤波电路的基本概念与分类（了解）1.基本概念)()()(iosVsVsA滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无用频率信号的电子装置。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。滤波电路传递函数定义时，有js)(je)j()j(AA)()j(A其中)j(A)(——模，幅频响应——相位角，相频响应,群时延响应)(d)(d)(s2.分类按处理方法分硬件滤波软件滤波按所处理信号分模拟滤波器数字滤波器按构成器件分无源滤波器有源滤波器8.5滤波电路的基本概念与分类按频率特性分低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器按传递函数分一阶滤波器二阶滤波器N阶滤波器:8.5滤波电路的基本概念与分类按频率特性分:低通（LPF）高通（HPF）带通（BPF）带阻（BEF）全通（APF）3.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。滤波过程如图所示。图9.1滤波过程8.5滤波电路的基本概念与分类无源滤波器存在的问题：1电路增益小（1）2带负载能力差有源滤波器优点：1提高增益（放大作用）2因运放输入电阻高，对RC滤波电路影响小3运放输出电阻小，带负载能力强但有源滤波器不适合于高电压大电流的负载，只适用于信号处理，工作在线性区。3.用途8.5滤波电路的基本概念与分类8.5.1一阶有源滤波电路1.低通滤波电路(LPF—LowPassFilter)c01)(sAsA传递函数2c0)(1)j(AA其中特征角频率1f01RRARC1c故，幅频相应为同相比例放大系数8.5.1一阶有源滤波电路2.高通滤波电路(HPF—HighPassFilter)一阶有源滤波电路通带外衰减速率慢（-20dB/十倍频程），与理想情况相差较远，选择性较差。一般用在对滤波要求不高的场合。低通电路中的R和C交换位置便构成高通滤波电路8.5.2高阶有源滤波电路（不做要求）2有源高通滤波电路3有源带通滤波电路4二阶有源带阻滤波电路1有源低通滤波电路1有源低通滤波电路1.二阶有源低通滤波电路2.传递函数1fF1RRAV)()(PoFsVsVAV)(/1/1)(APsVsCRsCsV对于滤波电路，有RsVsV)()(AisCsVsV/1)()(oA0)()(PARsVsV得滤波电路传递函数)()()(iosVsVsA2FF)()-(31sCRsCRAAVV（二阶）（同相比例）2.传递函数F0VAARC1c令称为通带增益)()()(iosVsVsA2FF)()-(31sCRsCRAAVVF31VAQ称为特征角频率称为等效品质因数则2cn22c0)(sQsAsA用代入，可得传递函数的频率响应：js2c22c0)()(11lg20)j(lg20QAA归一化的幅频响应相频响应2cc)(1arctg)(Q公式表明，该滤波器的通带增益应小于3，才能保障电路稳定工作。（否则将自激振荡）3.幅频响应由传递函数可以写出频率响应的表达式cvcvvffAffAA)-j(3)(1p2T当时，上式可以化简为)j(3TT)(-vvffvAAAccff定义有源滤波器的品质因数Q值为时的电压放大倍数的模与通带增益之比cffT-31vAQT)(vcffvQAA以上两式表明，当时，Q1，在处的电压增益将大于，幅频特性在处将抬高，具体请参阅图8.09。32pvAcffTvAcffTT)(31vvvQAAAQcffTvA当≥3时，Q=∞，有源滤波器自激。由于将接到输出端，等于在高频端给LPF加了一点正反馈，所以在高频端的放大倍数有所抬高，甚至可能引起自激。1C3.幅频响应4.n阶巴特沃斯传递函数传递函数为2n0)/(1)(cAjA式中n为阶滤波电路阶数，c为3dB载止角频率，A0为通带电压增益。2有源高通滤波电路1.二阶高通滤波电路将低通电路中的电容和电阻对换，便成为高通电路。传递函数2cc220)(sQssAsA2c22c0)(1)(1lg20)j(lg20QAA归一化的幅频响应2.巴特沃斯传递函数及其归一化幅频响应2n0)/(1)(cAjA归一化幅频响应3有源带通滤波电路1.电路组成原理可由低通和高通串联得到必须满足11H1CR低通截止角频率22L1CR高通截止角频率HL2.例3有源带通滤波电路3.二阶有源带通滤波电路令传递函数2FF)()-(31)(sCRsCRAsCRAsAVVFF0-3VVAAARC10F31VAQ得20000)(1)(sQsQsAsA4二阶有源带阻滤波电路可由低通和高通并联得到必须满足HL双T选频网络4二阶有源带阻滤波电路双T带阻滤波电路4二阶有源带阻滤波电路阻滤波电路的幅频特性4二阶有源带阻滤波电路*8.6开关电容滤波器不作要求