2022-2023学年高二物理竞赛课件：有源滤波电路

有源滤波电路 有源滤波电路 典型的有源滤波电路 1. 单反馈型有源滤波电路 单反馈型有源滤波电路通常用来实现一阶滤波器，是最简单的滤波电路。一阶滤波器的过渡带较宽，幅频特性的最大衰减斜率仅为20dB/十倍频程，频率选择性差。 （1）同相输入的一阶低通滤波电路 （3）基本二阶低通滤波器 又对无源二阶RC网络应用分压原理，可得 则电路的传递函数为 用 取代 ，令 ，则电压增益为 其中， 基本二阶低通滤波器的幅频特性如图 2. 压控电压源型有源滤波电路 压控电压源型有源滤波器的基本结构如图，集成运放作为同相放大器或电压跟随器接入有源滤波电路中。对应各阻抗选择适当的电容或电阻，可以分别构成低通、高通、带通滤波电路 结构模型 （1）二阶低通VCVS有源滤波电路 由同相比例关系得 列写A点和P点的节点电流方程 联立求解以上三式，得电路的传递函数为 用 取代 ，令 ，则电压增益和品质因数分别为 （2）二阶高通有源滤波电路 高通电路 （3）二阶带通有源滤波电路 带通 3. 无限增益多路反馈型有源滤波电路 无限增益多路反馈型的二阶有源滤波电路，是使用最为普遍的一种有源滤波电路结构。图为电路的基本结构 结构模型 （1）二阶低通有源滤波电路 低通电路 低通滤波电路中，A点和N点的电流方程分别为 联立求解以上两式可得传递函数为 可得通带电压增益、截止频率和品质因数分别为 （2）二阶高通有源滤波电路 高通电路 带通电路 （3）二阶带通有源滤波电路 8有源滤波电路 8 有源滤波器的级联设计 1. 改变滤波器类型的级联设计 带通滤波器可以采用两级独立的低通滤波电路和高通滤波电路串接组成，带通滤波器分为窄带和宽带两种。如果带通滤波器的转折频率相隔较远（即上限截止频率与下限截止频率的比超过2），那么此滤波器为宽带带通滤波器，可以采用级联结构设计 宽带带通滤波器的级联结构 8有源滤波电路 8 有源滤波器的级联设计 2. 高阶滤波器的级联设计 将多个一阶或二阶滤波器串联就可得到高阶滤波器。图80所示为四阶低通滤波器的组成框图。 四阶低通滤波电路 高阶滤波器的级联设计是基于将传递函数分解为多个低阶项乘积的形式来实现的。通常将高阶的滤波器分解为多个二阶节和一阶节。级联方式具有模块化设计的优点。每一节的设计相对较简单，元件值也一般较低，可以单独调谐。 - + A Uo(s) Ui(s) C R1 Rf R - + A Uo(s) Ui(s) C R1 Rf R C R A P 0 Au . Aup . f / f0 0.37 1 -30 -10 -20 -40dB/十倍频 - + R1 Rf A Z1 Z2 Z3 Z5 Z4 - + A R R1 R Uo(s) P C C A Rf Ui(s) - + A C C R R R1 Rf A P - + R Rf A R1 R2 R3 C C - + A R Rf Z1 Z2 Z3 Z5 Z4 - + A N A A - + C1 C2 C3 R1 R3 R2 A - + C1 C2 R3 R1 RP R2 LPF HPF O O f f 二阶低通滤波电路 二阶低通滤波电路 $