模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第四十一節(jié):有源濾波電路

模擬電路網(wǎng)絡(luò)課件 第四十一節(jié):有源濾波電路

8.5 有源濾波電路

一、有源濾波電路的定義

圖1 濾波電路的一般結(jié)構(gòu)

在實(shí)際的電子系統(tǒng)中，輸入信號(hào)往往包含一些不需要的信號(hào)成份。必須設(shè)法將它衰減到足夠小的程度，或者把有用信號(hào)挑選出來，為此，可采用濾波器。

濾波器是一種能使有用頻率信號(hào)通過而同時(shí)抑制（或大大衰減）無用頻率信號(hào)的電子裝置。

以往模擬濾波器主要采用無源R、L和C組成。60年代以來，集成運(yùn)放得到了迅速的發(fā)展，由它和R、C組成的有源濾波電路，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。此外，由于集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出阻抗又很低，構(gòu)成有源濾波器后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但是，集成運(yùn)放的帶寬有限，所以有源濾波器的最高工作頻率受運(yùn)放的限制，這是它的不足之處。

?設(shè)濾波器是一個(gè)線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)，其輸入電壓為v1(t)，輸出電壓為vo(t)，則在復(fù)頻域內(nèi)有

式中A(s)是濾波電路的電壓傳遞函數(shù)，一般為復(fù)數(shù)。對(duì)于實(shí)際頻率來說s=jw，則有

這里 為傳遞函數(shù)的模，j (w)為其相位角。

此外，在濾波器中所關(guān)心的另一量是時(shí)延t(w)，它定義為

通常用幅頻響應(yīng)來表征一個(gè)濾波器的特性，欲使信號(hào)通過濾波器的失真很小，則相位和時(shí)延響應(yīng)亦需考慮。當(dāng)相位響應(yīng)j(w)作線性變化，即時(shí)延響應(yīng)為常數(shù)時(shí)，輸出信號(hào)才可能避免相位失真。

二、有源濾波電路的分類?

圖1

通常把能夠通過的信號(hào)頻率范圍定義為通帶，而把受阻或衰減的信號(hào)頻率范圍稱為阻帶，通帶和阻帶的界限頻率叫做截止頻率。

理想濾波電路在通帶內(nèi)應(yīng)具有零衰減的幅頻響應(yīng)和線性的相位響應(yīng)，而在阻帶內(nèi)應(yīng)具有無限大的幅度衰減 （）。按照通帶和阻帶的相互位置不同，濾波電路通?？煞譃橐韵聨最悾?/p>

低通濾波電路的幅頻響應(yīng)曲線中，A0表示低頻增益，為增益的幅值。由圖可知，它的功能是使從零到某一截止角頻率的wH的低頻信號(hào)通過，而對(duì)于大于wH的所有頻率則完全衰減，其帶寬BW=wH。

高通濾波電路的幅頻響應(yīng)曲線，在0

帶通濾波電路的幅頻響應(yīng)曲線中，wL為低邊截止角頻率，wH為高邊截止角頻率，wO為中心角頻率。它有兩個(gè)阻帶：0wH，因此帶寬BW=wH–wL。

帶阻濾波電路的幅頻響應(yīng)曲線中，它有兩個(gè)通帶：0wL，和一個(gè)阻帶：wHwL也是有限的。

帶阻濾波電路抑制頻帶中點(diǎn)所在角頻率wo也叫中心角頻率。

全通濾波電路沒有阻帶，它的通帶是從零到無窮大，但相移的大小隨頻率改變。

各種濾波電路的實(shí)際頻響特性與理想情況有差別，設(shè)計(jì)者的任務(wù)是，力求向理想特性逼近。