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 基本概念及初步定义 一阶有源滤波电路 高通滤波 低通滤波 基本概念 分类 二阶有源滤波电路 高通滤波 低通滤波 带通滤波 带阻滤波 带阻滤波 带通滤波 2 1. 从物理意义上解释低通电路 2. 稳态分析方法 3. 增益与传递函数 4. 复数的模与相角 基本概念及初步定义 1. 基本概念 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 滤波电路传递函数定义 时，有 其中 —— 模，幅频响应 —— 相位角，相频响应 2. 分类 低通（LPF） 希望抑制50Hz的干扰信号，应选用哪种类型的滤波电路？ 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 全通（APF） 放大音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？ 4 音频，英文是AUDIO，也许你会在录像机或VCD的背板上看到过AUDIO输出或输入口。这样我们可以很通俗地解释音频，只要是我们听得见的声音，就可以作为音频信号进行传输。有关音频的物理属性由于过于专业，请大家参考其他资料。从理论上讲，20～20000Hz的频率响应足够了。低于20Hz的声音，虽听不到但人的其它感觉器官却能觉察，也就是能感觉到所谓的低音力度，因此为了完美地播放各种乐器和语言信号，放大器要实现高保真目标，才能将音调的各次谐波均重放出来。所以应将放大器的频带扩展，下限延伸到20Hz以下，上限应提高到20000Hz以上。这一范围正好是人耳所能听到的声音频率范围：最低的频率是从20Hz起一直到最高频率20KHZ，20Hz以下、20KHz以上人耳是听不到的。因此放大器要很好地完成音频信号的放大就必须有足够宽的工作频带。如：300Hz-3.5KHz。 一阶有源滤波电路 1. 低通滤波电路 传递函数 其中 特征角频率 故，幅频相应为 一阶有源滤波电路 2. 高通滤波电路 可由低通和高通串联得到 必须满足 3. 带通滤波电路 低通特征角频率 高通特征角频率 4. 带阻滤波电路 可由低通和高通并联得到 必须满足 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。一般用在对滤波要求不高的场合。 二阶有源滤波电路 1. 压控电压源低通滤波电路 压控电压源电路（VCVS） 对于滤波电路，有 得滤波电路传递函数 （二阶） 二阶有源滤波电路 1. 压控电压源低通滤波电路 令 称为通带增益 称为特征角频率 称为等效品质因数 则 滤波电路才能稳定工作。 注意： 用 代入，可得传递函数的频率响应： 二阶有源滤波电路 1. 压控电压源低通滤波电路 归一化的幅频响应 相频响应 二阶有源滤波电路 1. 压控电压源低通滤波电路 归一化的幅频响应波特图 二阶有源滤波电路 2. 压控电压源高通滤波电路 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 归一化的幅频响应 滤波电路才能稳 定工作 二阶有源滤波电路 C1 R1 C2 R2 – + vI + – vO O A0 A0 A2 A1 A0 ( 阻带 阻碍阴 (2 通带 测评 通带 阻碍阴 阻带 阻碍阴 通带 测评 通带 阻碍阴 阻带 阻碍阴 通带 测评 通带 阻碍阴 O O (1 ( (2 ( A (1 阻带 阻碍阴 C R – + vI vO vP O A0 A0 A2 A1 A0 ( 阻带 阻碍阴 (1 通带 测评 通带 阻碍阴 阻带 阻碍阴 通带 测评 通带 阻碍阴 阻带 阻碍阴 通带 测评 通带 阻碍阴 O O (1 ( (2 ( A (2 通带 测评 通带 阻碍阴 C2 R C1 R1 R – + vI + + – R2 R vO – 放大电路 R1 vP vI + –