清华大学：《通信电路原理》教学资源（PPT课件）第2章 滤波器 2.3 声表面波滤波器 2.4 有源RC滤波器 2.5 抽样数据滤波器

第2章滤波器 2.1滤波器的特性和分类 22LC滤波器 22.1LC串、并联谐振回路 222一般LC滤波器 23声表面波滤波器() 24有源RC滤波器 25抽样数据滤波器 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 1 笫2章 滤波器 2.1 滤波器的特性和分类 2.2 LC滤波器 2.2.1 LC串、并联谐振回路 2.2.2 一般LC滤波器 2.3 声表面波滤波器（*） 2.4 有源RC滤波器 2.5 抽样数据滤波器

23声表面波滤波器(SAW)(声电子器件) R 表面波 传播方向 声表面波滤波器是一种以铌酸锂、锆钛酸铅或石英等压电材料 为基体构成的一种电声换能元件。 体积小、重量轻。 中心频率可以适合于高频、超高频A(O0)=m sIn x (几MHz~1GHz)工作。幅频特性为: 相对通频带有时可以达到50%。(讲义上册P59) 用与集成电路相同的平面加工工艺。制造简单、重复性好。 接入实际电路时,必须实现良好的匹配。(有三次反射现象) 在接入实际电路时,会有一定的损耗 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 2 2.3 声表面波滤波器（SAW）（声电子器件） L R RS s V 表面波 传播方向 声表面波滤波器是一种以铌酸锂、锆钛酸铅或石英等压电材料 为基体构成的一种电声换能元件。 ▪ 体积小、重量轻。 ▪ 中心频率可以适合于高频、超高频 （几MHz～1GHz）工作。幅频特性为： x x A nA sin ( ) 0 = 0 ▪ 相对通频带有时可以达到50%。（讲义上册P59） ▪ 接入实际电路时，必须实现良好的匹配。(有三次反射现象) ▪ 用与集成电路相同的平面加工工艺。制造简单、重复性好。 ▪ 在接入实际电路时，会有一定的损耗

例:含有声表面波滤波器的放大电路 匹配网络 Rh R b1 b 主中放 R - b2 R 声表面波滤波器(SAW) 电视机予中放电路:实现良好的匹配,提供一定的增益 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 3 例：含有声表面波滤波器的放大电路  Vs s R Cb VCC Re C1 Rb1 Rb2 Rc 主 中 C2 放 Lc 声表面波滤波器（SAW） 匹配网络 电视机予中放电路：实现良好的匹配，提供一定的增益

24有源RC滤波器 优点 它不需要电感线圈,容易实现集成化。 RC滤波器很小,有源滤波器很大。 有一定的增益。 滤波器构成 以无源LC滤波器为原型 用一些基本单元电路构成滤波器,例如用有源RC积分器 和加法器等。 实现方法 运算仿真法。 用一阶和二阶电路的级联得到所需滤波器的方法。 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 4 2.4 有源 RC 滤波器 ▪ 优点 • 它不需要电感线圈，容易实现集成化。 • RC 滤波器 Q 很小，有源滤波器 Q 很大。 • 有一定的增益。 ▪ 滤波器构成 • 以无源 LC 滤波器为原型。 • 用一些基本单元电路构成滤波器，例如用有源 RC 积分器 和加法器等。 ▪ 实现方法 • 运算仿真法。 • 用一阶和二阶电路的级联得到所需滤波器的方法

241构成有源RC滤波器的单元电路 1.加法器 R R R R R 2.积分器 一般积分器 H(S) c r R V H() JOCR 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 5 2.4.1 构成有源 RC 滤波器的单元电路 1. 加法器 = = − M i i i o o v t R R v t 1 ( ) ( ) i =1,2,...,M 2. 积分器 2 1 1 ( ) sC R H s = − 2 1 1 ( ) j C R H j   = − ▪ 一般积分器 o v R 0 1 v 2 v R 1 R 2 M v RM o v R 1 C 2 i v

24.1构成有源RC滤波器的单元电路(续1) 有损积分器 R/R H(S) 1+ scR R R/R Ho I+jocR 差动积分器 R=R=R [2(s)-V1(s) SCR R VGo) (o)-v) OCR 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 6 2.4.1 构成有源 RC 滤波器的单元电路（续1） ▪ 有损积分器 2 2 2 1 1 / ( ) sC R R R H s + = − 2 2 2 1 1 / ( ) j C R R R H j   + = − ▪ 差动积分器 R1 = R2 = R C1 = C2 = C  ( ) ( ) 1 ( ) 2 1 V s V s sCR V s o = i − i  ( ) ( ) 1 ( ) 2  1    V j V j j CR V j o = i − i o v i v R 1 R 2 C 2 o v C 2 R 1 R 2 i1 v i2 v C 1

242运算仿真法实现有源RC滤波器 设计过程是: 根据对滤波器性能的需要,设计一个无源LC滤波器作为原型; 列出原型无源LC滤波器的电路方程,将其表示成适合于积分器 实现的形式;(统一为电压变量,即对电压的积分得到电压。) 用积分器和加法器实现电路方程; 根据原型滤波器中元件数值,确定积分器等电路中元件参数 下面以具体例子说明其实现过程。 Rs=R1=600欧姆 C1=0.0847微法 R 0.0847微法 R L2=61毫亨 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 7 2.4.2 运算仿真法实现有源 RC 滤波器 设计过程是： ▪ 根据对滤波器性能的需要，设计一个无源 LC 滤波器作为原型； ▪ 列出原型无源 LC 滤波器的电路方程，将其表示成适合于积分器 实现的形式；（统一为电压变量，即对电压的积分得到电压。） ▪ 用积分器和加法器实现电路方程； ▪ 根据原型滤波器中元件数值，确定积分器等电路中元件参数。 下面以具体例子说明其实现过程。 RL L2 C1 RS C3 = = 600 RS RL C1 = 0.0847 0.0847 C3 = 61 L 2 = 欧姆 微法 微法 毫亨

242运算仿真法实现有源RC滤波器(续1) (1)基于节点和,可以列出描述该电路的一个微分 方程组,如下式所示: ()=()( R R V1(s) s(S)-l2(s) SO 为了使电路简化,最好电路类型统 1(=()K()在木例中,统一为电压变量 ()=()1(y VS(S=IS(SRL SO V2(S=L2SRL S (s) R V.(s)=11(S)R 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 8 2.4.2 运算仿真法实现有源 RC 滤波器（续1） （1）基于节点和，可以列出描述该电路的一个微分 方程组，如下式所示： RL C1 RS L2 L i 2 i s i Vs C3   L L L S S S S R V s I s sC I s I s V s V s V s sL I s sC I s I s V s R V s V s I s ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 3 2 3 1 3 2 2 1 2 1 1 = − = = − − = − = 为了使电路简化，最好电路类型统一。 在本例中，统一为电压变量。 L L L L S S L V s I s R V s I s R V s I s R ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2  =  =  =

24.2运算仿真法实现有源RC滤波器(续2) 考虑到Rs=R1,变换得: 简化后可得: s(s)=V(s)-H1(s) (s()-fo)()=-1 SR [s(s)-V1(s)-V2( SR R R 1(s)-3(s)] S V2(s) 3(s)=-[2(s)-V(s V3(s) SRC 2(s)-(s) (s)=V3(s) 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 9 2.4.2 运算仿真法实现有源 RC 滤波器（续2） 考虑到RS＝RL，变换得：       ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) ( ) 3 2 3 3 1 3 2 2 2 1 1 1 V s V s V s V s sR C V s V s V s sL R V s V s V s sR C V s V s V s V s L L L L S L S S  = =  −   = − =  −   = − 简化后可得：      ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ( ) 2 3 3 3 1 3 2 2 1 2 1 1 V s V s sR C V s V s V s sL R V s V s V s V s sR C V s L L S L =  −  = − = − − 

2.4.2运算仿真法实现有源RC滤波器(续3) (2)实现此方程组的功能框图如下图所示。 R SR SR R S2 SRL RV SrC R 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 10 2.4.2 运算仿真法实现有源 RC 滤波器（续3） （2）实现此方程组的功能框图如下图所示。 s v 1 v ' 2 v 3 v 1 1 SRL C SL 2 R L 3 1 S RL C 2 2 2 2 1 1 SR C R L SR SL R L L L L = = 2 2 2 RL L C =