模拟有源滤波器

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模拟有源滤波器
1.描述滤波器的动态特性的有3种形式:
(1)单位冲激响应:
x(t)=δ(t),y(t)=h(t)
(2)传递函数
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(3)频率特性
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2.滤波器的种类
有源滤波器按幅频特性可分为低通、高通、带通和带阻4种类型。
模拟有源滤波器
(1)低通滤波器(lowpass filter):低于截止频率fc的频率可以通过,高频率成份被滤掉。
(2)高通滤波器(highpass filter):高于截止频率fc的频率可以通过,低频成份被滤掉。
(3)带通滤波器(bandpass filter):只有高于fL低于fH的频率可以通过,其它成份均被滤掉。
(4)带阻滤波器(bandreject filter):在fL与fH之间的频率被滤掉,其它成份均可以通过。作为特例,只有特定频率成分可以通过的滤波器被称为陷波滤波器(notch filter)。
类 型 传 递 函 数 性 能 参 数
低通 模拟有源滤波器

H0:任意增益因子 ?

wC:低通、高通滤波器截止角频率 ?

w0 :带通、带阻中心频率 Q:品质因素

高通 模拟有源滤波器
带通 模拟有源滤波器
带阻 模拟有源滤波器
3.滤波器的阶数和特性
巴特沃思: 通带内幅频曲线的幅度平坦,最平幅度逼近,相移与频率的关系不是很线性的,阶跃响应有过冲。
切比雪夫: 下降最陡,但通带之间幅频曲线有波纹。
贝塞尔:相移和频率之间有良好的线性关系,阶跃响应过冲小,但幅频曲线的下降陡度较差。
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4.滤波器的电路结构
无限增益多重反馈滤波器电路
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电压控制电压源(VCVS)电路
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典型滤波器的设计
模拟有源滤波器
例2.1-1 二阶无限增益多重反馈低通滤波器的设计。假设滤波器的通带增益A0=1,截止频率fC=3.4kHz,Q为0.707。
电路结构
模拟有源滤波器
传递函数
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解:
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令C1=nC2 ,A0=模拟有源滤波器
模拟有源滤波器模拟有源滤波器代入Q的表达式
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取n=4Q2(1+A0),上式可进一步简化为:
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模拟有源滤波器可得到滤波器中各项参数的计算公式为
C1=4Q2(1+A0)C2
R1=R0/(2Q A0
R2= A0×R1
R3= R0/[2Q (1+A0)]
由此可见,只要确定C2的值,其余的参数可随之确定。
(1)首先决定C2的容量,再根据电容容量,用R0=1/2πfCC2公式计算基准电阻R0。选取C2值为2200pF,则基准电阻R0=1/2πfCC2=21.29kΩ。
(2)计算C1的电容值,C1=4Q2(1+A0)C0=8797 pF
(3)计算R1的电阻值,R1=R0/(2Q A0)=15.05 kΩ
(4)计算R2的电阻值,R2= A0×R1=15.05 kΩ
(5)计算R3的电阻值,R3= R0/[2Q (1+A0)]=7.53 kΩ
各电阻、电容取标称值以后滤波器原理图
模拟有源滤波器
二阶低通滤波器幅频特性仿真结果
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例2.1-2 二阶无限增益多重反馈高通滤波器的设计。设滤波器通带增益A0=1,截止频率fc=300Hz,Q为0.707。
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解:取基准电容C0=0.033uF,则基准电阻R0=1/(2πfcC0)=16.076KΩ,
C1=C2=C0=1/(2πfcR0)=0.033uF
C3= C0/A0=0.033uF
R1=R0/[Q(2+1/A0)]=7.58 KΩ
R2=R0Q(1+2A0)]=34.097KΩ
各电阻、电容取标称值以后滤波器原理图
模拟有源滤波器
二阶高通滤波器幅频特性仿真结果
模拟有源滤波器
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