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 一、概述 二、低通滤波器 三、高通、带通、带阻滤波器 四、状态变量型滤波器 ‹#› 2 无源滤波器的缺点（以一阶滤波器为例） 传递函数： R C R ‹#› 1. 带负载能力差。 2. 无放大作用。 3. 特性不理想，边沿不陡。 截止频率处： 0 1  0.707 o 截止频率 此电路的缺点： ‹#› 将两级一阶低通滤波器串接 ？  各级互相影响！ R C R C R ‹#› 有源滤波器的优点： 1. 不使用电感元件，体积小重量轻。 2. 有源滤波电路中可加电压串联负反馈，使输入电阻高、输出电阻低，输入输出之间具有良好的隔离。只需把几个低阶滤波电路串起来就可构成高阶滤波电路，无需考虑级间影响。 3. 除滤波外，还可放大信号，放大倍数容易调节。 有源滤波器的缺点： 1. 不宜用于高频。 2. 不宜在高电压、大电流情况下使用。 3. 可靠性较差。 4. 使用时需外接直流电源。 ‹#› 二、低通滤波器 求解传递函数时，只需将放大倍数中的 jω用 s 取代即可； s 的方次称为阶数。 频率趋于0时的放大倍数为通带放大倍数 决定于RC环节 表明进入高频段的下降速率为 －20dB/十倍频 （1）一阶电路 1. 同相输入 经拉氏变换得传递函数： 一阶电路 ‹#› 1. 同相输入 （1）一阶电路：幅频特性 为了使过渡带变窄，需采用多阶滤波器，即增加RC环节。 ‹#› （2）简单二阶LPF 截止频率 fp ≈ 0.37f0 分析方法：电路引入了负反馈，具有“虚短”和“虚断”的特点利用节点电流法求解输出电压与输入电压的关系。 C1=C2 ‹#› （3）压控电压源二阶LPF 引入正反馈 为使 fp=f0，且在f=f0时幅频特性按－40dB/十倍频下降。 f→0时，C1断路，正反馈断开，放大倍数为通带放大倍数。 f →∞， C2短路，正反馈不起作用，放大倍数→0 。 因而有可能在f = f 0时放大倍数等于或大于通带放大倍数。对于不同频率的信号正反馈的强弱不同。 C1=C2 ‹#› 压控电压源二阶LPF的分析 列P、M点的节点电流方程，整理可得： ‹#› 2. 反相输入低通滤波器 积分运算电路的电压放大倍数为 加R2后 需有电阻构成的负反馈网络来确定通带放大倍数。 1 2 lg 20 R R - ‹#› 12 $