《阶有源滤波器设计》PPT课件.ppt
有源滤波器基础知识,电子实习,二阶无源RC低通滤波器,通带截止频率fp：,问题的引入,Q=1/3=0.33，在=o附近增益不能调节,一阶RC滤波电路Q=0.707,二阶无源滤波器,如果希望Q大于0.5，就需要在=o附近增大幅度响应。,对于/o1，C1的阻抗太大而无法反馈太多信号,对于/o=1附近存在正反馈，可以通过改变Aup来进行调整，以获得要求的峰值。,对于/o1，C2产生的短路使得uo太小而无法起作用；,实现这个目的的一种方法就是增加一个可控的正反馈控制量，这种反馈仅仅在=o附近奏效，参见右图。,有源滤波电路一般由RC网络和集成运放组成，因而必须在适合直流电源作用下才能正常工作；不用电感，故体积小，重量轻，不需加磁屏蔽；可加电压串联负反馈，使Ri高、Ro低，在输入与输出之间有良好的隔离性。除能滤波外，还能将信号放大，而且Au易调节。不适宜高电压大电流的负载，只适用于信号处理。不适宜高频范围，频率范围10-3106Hz。,有源滤波电路特点,有源滤波器的分类,1）低通滤波器（LPF）,2）高通滤波器（HPF）,3）带通滤波器（BPF）,4）带阻滤波器（BEF）,通常有源滤波器可分为以下几种：,5）全通滤波器（APF）：不具有阻止输入信号中噪声等不需要的频率成分通过能力，但与其它滤波器组合可以用于相位特性的补偿。,滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数Aup、通带截止频率fo及阻尼系数Q等。,二阶有源滤波器的分类,无限增益多路反馈型（MFB）运放为反相输入，输出端通过C2R3形成两条反馈支路。其优点是电路有倒相作用，使用元件较少，但增益调节对其性能参数会有影响，故应用范围比VCVS电路要小。,压控电源型（VCVS）同相输入，输入阻抗很高，输出阻抗很低，滤波器相当于一个电压源，故称电压控制电压源电路。其优点是电路性能稳定、增益容易调节。,任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。,下面主要介绍二阶有源滤波器的设计,二阶有源滤波器设计原则,Q=0.707,构成巴特沃思滤波器（常用），构成贝塞尔滤波器 Q=1,切比雪夫滤波器,1）品质因数Q的选择（对有源二阶）,二阶有源滤波器设计原则,2）元器件的选择（参见下表）,表1 fo与C的对应关系,二阶有源滤波器设计方法,在滤波器设计时，通常给定的设计指标：截止频率fo、通带内增益Aup及滤波器品质因数Q（二阶通常取0.707）,仅有fo、Aup、Q这三个值求电路中所有的的RC值是相当困难的,例如：二阶压控低通滤波器,需先确定一个或几个元件值，再解上面几个方程，这是很繁琐的工作，为设计方法，引入查表法，实现快速设计。,1)二阶有源压控低通滤波器,二阶有源滤波器的设计,RcCc防止振荡,Aup,表2 二阶有源压控滤波器电路对应的元件元件值,二阶有源滤波器的设计,注：上表中电阻值为引入参数Ko=1的值，单位为k；Ko能为引入参数，Ko=100/（foC1），式中C1单位为F，fo的单位为HzKo值不能太大,否则会使电阻取值较大，通常取1 ko10,查表设计法,设计一个有源滤波器，要求Aup=2，fo=20Hz,二阶有源滤波器的设计,选择C1,根据表1，当fo=20Hz，C1=1F,计算引入参数Ko,验算,应用举例,2）无限增益多路负反馈二阶低通滤波器,电压放大倍数,为f=0时放大倍数,二阶有源滤波器的设计,R3起什么作用？,起正反馈作用，提高Q值,二阶有源滤波器的设计,注：上表中电阻值为引入参数Ko=1的值，单位为k；Ko为引入参数，Ko=100/（foC1），式中C1单位为F，fo的单位为Hz。Ko值不能太大,否则会使电阻取值较大，通常取1 ko10,应用举例,设计一个有源滤波器，要求Aup=6，fo=20Hz,选择C1,由表1可知，当fo=20Hz，C1=1F,计算引入参数Ko,Ko=100/（foC1）=5,R1=Ko1.697=8.5k,R2=Ko1.977=9.855k,R3=Ko10.18=50.9k,C2=0.05C1=0.05F,二阶有源滤波器的设计,二阶有源滤波器的设计,3)二阶有源压控高通滤波器,Q=0.707,R1=R/2QR2=2QR,参数设计,查表设计法,表4 二阶有源压控高通滤波器电路对应的元件元件值,二阶有源滤波器的设计,注：上表中电阻值为引入参数Ko=1的值，单位为k；Ko能为引入参数，Ko=100/（foC1），式中C1单位为F，fo的单位为HzKo值不能太大,否则会使电阻取值较大，通常取1 ko10,二阶有源滤波器的设计,4)二阶无限增益多路反馈高通滤波器,注：上表中电阻值为引入参数Ko=1的值，单位为k；,二阶有源滤波器的设计,5)二阶有源带通滤波器,Q可取4、5、6、8、10）,Q可取5、6、7、8、10）,取R4=R5，C=C1,(压控)电路元件值（Q=4）,(多路反馈)电路元件值（Q=4）,1 运算放大器应用电路设计，（日）马场清太朗著电子电路设计，赵家贵主编，中国计量出版社测控技术与仪器实践能力训练教程，林玉池、毕玉玲、马凤鸣主编测量电子电路设计滤波器篇，日远坂俊昭著集成运放应用电路设计360例，王昊、李昕编著基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计，美赛尔吉欧佛朗哥,有源滤波器设计的参考资料,二阶有源滤波器的设计,老师验收学生制作有源滤波器要求,1、要求学生电路图画规范（电源、电容正负极，参数标注等）2、要求学生画出有源滤波器输入、输出波形，并写出截止频率 3、指导老师在检查学生作品时，要检查输入输出波形，截止频率等。4、对自主设计滤波器同学，如发现后面验收的与前面电路、参数都相同，先做出的同学加12分，后面学生加8分。,谢谢！,
