清华大学：《模拟电子技术基础》课程教学资源（PPT电子教案）第22讲 有源滤波电路

第二十二讲有源滤波电路

第二十二讲 有源滤波电路

③第大 第二十二饼有源滤波电路 概述 二、低通滤波器 三、髙通、带通、带阻濾波器 四、状态变量型滤波器

第二十二讲 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

概迷 1.滤波电路的功能 使指定频段的信号顺利通过,其它频率的信号被衰减 滤波电路的种类 低通滤波器(LPF) JA 通带放大倍数 理想幅频特性 A 无过渡带 0.707 过渡带 通带 阻带 通带 阻带 通带截止频率 下降速率 用幅频特性描述滤波特性,要研究A、A(、下降速率)

1. 滤波电路的功能 使指定频段的信号顺利通过，其它频率的信号被衰减。 2. 滤波电路的种类 低通滤波器（LPF） 通带放大倍数 通带截止频率 下降速率 理想幅频特性 无过渡带 一、概述 用幅频特性描述滤波特性，要研究 、 ( f Aup P、下降速率)。  Au 

理想滤波器的幅频特性 高通滤波器(HPF) 带通滤波器(BPF) 阻容耦合 通信电路 阻带 通带 阻带通带阻带 带阻滤波器(BEF) 全通滤波器(APF) A抗已知频率的干扰 转换 180 90 通带阻带通带 flfo 2 10

高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF）） 全通滤波器（APF）） 理想滤波器的幅频特性 阻容耦合 通信电路 抗已知频率的干扰 f-φ转换

3.无源滤波电路和有源滤波电路 R 空载:An=1f p2πRC R 20 1g R 3dB 带载:A=R+R 20dB/十倍频 2(R∥R1)C 空载时 负载变化,通 带放大倍数和截 带负载时 止频率均变化。 1+

p p p 1 j 1 2π 1 1 f f A RC A f u u + = = =  空载：  p p L p L L p 1 j 2π ( ) 1 f f A A R R C f R R R A u u u + = = + =    ∥ 带载： 空载时 带负载时 3. 无源滤波电路和有源滤波电路 负载变化，通 带放大倍数和截 止频率均变化

有源滤波电路 用电压跟随 器隔离滤波电 0。各A>8。路与负载电阻 R1 无源滤波电路的滤波参数随负载变化;有源滤波电 路的滤波参数不随负载变化,可放大,不能输出高电 压大电流

无源滤波电路的滤波参数随负载变化；有源滤波电 路的滤波参数不随负载变化，可放大，不能输出高电 压大电流。 有源滤波电路 用电压跟随 器隔离滤波电 路与负载电阻

二、低通滤波器 1.同相输入 R2/频率趋于Q时的放大 (1)一阶电路 A=1+ R倍数为通带放大倍数 R 「决定于RC环节 p2πRC R U。(s) 表明进入高频段 工 1+11=20M频 A(s)=(5) R (1+-2) U(S) RR+ R,1+srC 经拉氏变换得传递函数 阶LPF 对于LPF,频率趋于0时的放大倍数即为通带放大倍数 求解传递函数时,只需将放大倍数中的jo用s取代即可

二、低通滤波器 1. 同相输入 对于LPF，频率趋于0时的放大倍数即为通带放大倍数。 求解传递函数时，只需将放大倍数中的jω用 s 取代即可。 1 2 p 1 R R Au = +  R sRC R sC R sC R R U s U s A s u + = +  + = = + 1 1 (1 ) 1 1 (1 ) ( ) ( ) ( ) 1 2 1 f i o 经拉氏变换得传递函数 一阶LPF RC f 2π 1 p = p p 1 j f f A A u u + =   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 (1)一阶电路:幅频特性 R R R U。(s) 2πRC S R 201 dB U1(s) R 1+sRC 0.1 为了使过渡带变窄,需采 用多阶滤波器,即增加RC环 -20dB十倍频节。在A(S)表达式分母中s的 方次就是滤波器的阶数

1. 同相输入 （1）一阶电路：幅频特性 ) 2π 1 ( 1 j 1 p p p 1 2 p RC f f f A A R R A u u u = + = = +    R sRC R U s U s A s u + = = +  1 1 (1 ) ( ) ( ) ( ) 1 2 i o 为了使过渡带变窄，需采 用多阶滤波器，即增加RC环 节。在Au (s)表达式分母中s的 方次就是滤波器的阶数

(2)简单二阶LPF 分析方法:电路引入了负反馈利用节点电流法求解输出电 压与输入电压的关系。 B 0.37 0-10 U(s) 20 C- C 40dB/十倍频 工 -30 R A(s)=(1+ R 1+3SRC+(SRC 特征频率 R2 2πRC 1+ R1 +3 截止频率∫≈037

（2）简单二阶LPF 1 ( ) 3j 1 (1 ) 1 3 ( ) 1 ( ) (1 ) 0 2 0 1 2 2 1 2 f f f R f R A R sRC sRC R A s u u − + = + + + = +  截止频率 fp ≈ 0.37f0 特征频率 2π 1 0 RC f = 分析方法：电路引入了负反馈利用节点电流法求解输出电 压与输入电压的关系

(3)压控电压源二阶LPF 为使后,且在f后时幅频特性按-40dB/十倍频下降。 R2 ∫→0时,C断路,正反馈 R1 断开,放大倍数为通带放大 A U (s) U(s)倍数; C= C2 ∫-◇∞,C2短路,正反馈 不起作用,放大倍数小→0 引入正反馈 因而有可能在∫=f0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

（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，放大倍数小→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