有源濾波器
發(fā)布時間:2011/11/5 15:25:52 訪問次數(shù):2385
1.濾波電路的作用和分類
濾波電路允許某一部分頻率的信號通過, D4723GS而使其他部分頻率的信號急劇衰減。在無線電通信、自動測量及控制系統(tǒng)中,常常利用濾波電路進(jìn)行模擬信號的處理,如用于數(shù)據(jù)傳送、抑制干擾等。
根據(jù)工作頻率范圍不同,濾波器可以分為4大類,即低通濾波器( LPF)、高通濾波器(HPF)、帶通濾波器(BPF)和帶阻濾波器(BEF)。
低通濾波器是低頻信號能夠通過,高頻信號不能通過的濾波器;高通濾波器是高頻信號能通過,低頻信號不能通過;帶通濾波器是頻率在某一個頻帶范圍內(nèi)的信號能通過,在頻帶范圍之外的信號不能通過;帶阻濾波器足某個頻帶范圍內(nèi)的信號被阻斷,但允許在此頻帶范圍之外的信號通過,上述各種濾波器的傳輸特性如圖4 - 23所示。
2.有源低通濾波器
如圖4 - 24所示是一個最簡單的RC低通電路,因器件中沒有電源故稱為無源低通濾波器。該低通電路的電壓放大倍數(shù)為
fo稱為低通濾波器的通帶截止頻度。當(dāng)頻率高于fo后,隨著頻率的升高,電壓放大倍數(shù)
將降低,因此電路具有“低通”的特性。
無源RC低通濾波器的主要缺點(diǎn)是電壓放大倍數(shù)低。由fo的表達(dá)式可知,通帶電壓最大放大倍數(shù)只有1。同時帶負(fù)載能力差,若在輸出端并聯(lián)一個負(fù)載電阻,則除了使電壓放大倍數(shù)降低以外,還將影響通帶截止頻率fo的值。
利用集成運(yùn)放與RC低通電路一起,可以組成有源低通濾波器。圖4 - 25給出了一階低通有源濾波器的電路圖。
根據(jù)“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn),可求得圖4 -25電路的電壓放大倍數(shù)為
Au和fo。分別稱為通帶電壓放大倍數(shù)和通帶截止頻率。與無源低通濾波器相比,一階低通有源濾波器的通帶截止頻率不變,仍與RC的乘積成反比,但引入集成運(yùn)放以后,通帶電壓放大倍和帶負(fù)載能力得到了提高。圖4 -26是一階低通濾波器的帽頻特性,其中ωo=2πfo。
一階低通濾波器的濾波特性與理想的低通濾波特性相比相差較大。在理想情況下,希望f>fo時,電壓放大倍數(shù)立即降低到零,但一階低通濾波器的對數(shù)幅頻特性只是以-20dB/十倍頻的緩慢速度下降。
為了使濾波特性更接近于理想情況,可以采用二階低通濾波器,如圖4-27所示。
由圖4 -27可見,輸入電壓ui經(jīng)過兩級RC低通電路以后,再接到集成運(yùn)放的同相輸入端。因此,在高頻段,對數(shù)幅頻特性將以-40dB/十倍頻的速度下降,與一階低通濾波器相比,下降的速度提高了一倍,使濾波特性比較接近于理想情況,如圖4 - 28所示。
1.濾波電路的作用和分類
濾波電路允許某一部分頻率的信號通過, D4723GS而使其他部分頻率的信號急劇衰減。在無線電通信、自動測量及控制系統(tǒng)中,常常利用濾波電路進(jìn)行模擬信號的處理,如用于數(shù)據(jù)傳送、抑制干擾等。
根據(jù)工作頻率范圍不同,濾波器可以分為4大類,即低通濾波器( LPF)、高通濾波器(HPF)、帶通濾波器(BPF)和帶阻濾波器(BEF)。
低通濾波器是低頻信號能夠通過,高頻信號不能通過的濾波器;高通濾波器是高頻信號能通過,低頻信號不能通過;帶通濾波器是頻率在某一個頻帶范圍內(nèi)的信號能通過,在頻帶范圍之外的信號不能通過;帶阻濾波器足某個頻帶范圍內(nèi)的信號被阻斷,但允許在此頻帶范圍之外的信號通過,上述各種濾波器的傳輸特性如圖4 - 23所示。
2.有源低通濾波器
如圖4 - 24所示是一個最簡單的RC低通電路,因器件中沒有電源故稱為無源低通濾波器。該低通電路的電壓放大倍數(shù)為
fo稱為低通濾波器的通帶截止頻度。當(dāng)頻率高于fo后,隨著頻率的升高,電壓放大倍數(shù)
將降低,因此電路具有“低通”的特性。
無源RC低通濾波器的主要缺點(diǎn)是電壓放大倍數(shù)低。由fo的表達(dá)式可知,通帶電壓最大放大倍數(shù)只有1。同時帶負(fù)載能力差,若在輸出端并聯(lián)一個負(fù)載電阻,則除了使電壓放大倍數(shù)降低以外,還將影響通帶截止頻率fo的值。
利用集成運(yùn)放與RC低通電路一起,可以組成有源低通濾波器。圖4 - 25給出了一階低通有源濾波器的電路圖。
根據(jù)“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn),可求得圖4 -25電路的電壓放大倍數(shù)為
Au和fo。分別稱為通帶電壓放大倍數(shù)和通帶截止頻率。與無源低通濾波器相比,一階低通有源濾波器的通帶截止頻率不變,仍與RC的乘積成反比,但引入集成運(yùn)放以后,通帶電壓放大倍和帶負(fù)載能力得到了提高。圖4 -26是一階低通濾波器的帽頻特性,其中ωo=2πfo。
一階低通濾波器的濾波特性與理想的低通濾波特性相比相差較大。在理想情況下,希望f>fo時,電壓放大倍數(shù)立即降低到零,但一階低通濾波器的對數(shù)幅頻特性只是以-20dB/十倍頻的緩慢速度下降。
為了使濾波特性更接近于理想情況,可以采用二階低通濾波器,如圖4-27所示。
由圖4 -27可見,輸入電壓ui經(jīng)過兩級RC低通電路以后,再接到集成運(yùn)放的同相輸入端。因此,在高頻段,對數(shù)幅頻特性將以-40dB/十倍頻的速度下降,與一階低通濾波器相比,下降的速度提高了一倍,使濾波特性比較接近于理想情況,如圖4 - 28所示。
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