课题四RC有源滤波器的快速设计 本课题介绍的有源滤波器快速设计方法，具有计算简单、元器件少、电路调整方便等优点。
通过学习．要求掌握最基本的二阶滤波器设计方法与性能参数测试技术
课题四RC有源滤波器的快速设计 课题引入
补充内容
滤波器分类
滤波器设计软件
滤波器阶数
有源滤波器和无源滤波器的原理及区别
滤波器分类
按元件分类，滤波器可分为：有源滤波器、无源滤波器、陶瓷滤波器、晶体滤波器、机械滤波器、锁相环滤波器、开关电容滤波器等。
按信号处理的方式分类，滤波器可分为：模拟滤波器、数字滤波器。
按通频带分类，滤波器可分为：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。
除此之外，还有一些特殊滤波器，如满足一定频响特性、相移特性的特殊滤波器，例如，线性相移滤波器、时延滤波器、音响中的计杈网络滤波器、电视机中的中放声表面波滤波器等。
按通频带分类，有源滤波器可分为：低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）等。
按通带滤波特性分类，有源滤波器可分为：最大平坦型（巴特沃思型）滤波
器、等波纹型（切比雪夫型）滤波器、线性相移型（贝塞尔型）滤波器等。
按运放电路的构成分类，有源滤波器可分为：无限增益单反馈环型滤波器、无限增益多反馈环型滤波器、压控电源型滤波器、负阻变换器型滤波器、回转器型滤波器等。
滤波器设计软件
理论上的计算方法，虽然我们可以借助于各种计算软件，简化计算过程，但毕竟不够简洁，而且不能立即的得到直观的仿真结果。幸而，随着计算机的发展，有越来越多的商业设计软件面世，并且有很多的第三方免费软件可以选择。
当然，这些免费软件大多只是将计算与显示合一，在功能上有一些限制与不足。但如果设计者经验较为丰富，又或者只是作为研究用途而没有太高的要求，那么还是建议使用这些软件。
商业设计软件如Matlab,ADS,Ansoft
Designer ,MicroWaveOffice等，通常都是将滤波器设计作为一个附加功能加入主程序当中的。这些软件的优点在于可以
较为精确的模拟实际元件的行为（比如用户可以指定元件的
Q值），因而得到的结果更加具有意义。
滤波器阶数
按照传输系数表达式中，关于频率ω代数式的最高次数确定。比如：RC滤波器是一阶的，LC滤波器是二阶，二级RC滤波器级联也是二阶。
区别
无源滤波器：这种电路主要有无源元件R、L和C组成。
有源滤波器：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。
区别
虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等因素，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器(Active PowerFliter，缩写为
APF)。
区别
APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。它与无源滤波器相比，有以下特点：
a．不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；
b．滤波特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；
c．具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐
波，即具有高度可控性和快速响应性等特点
由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。根据对频频率范围的选择个同．可分
为低通、高通、带通与带阻等四种滤波
器，它们的幅频特性如图所示。
具有理想的幅频特性的滤波器是很难实现的．只能用实际的滤波器的幅频特性去逼近理想的。
巴待沃斯(BuMerw。th)最大平坦响应和切比雷夫(chebysber)等波动响应。在不允许带内有纹波的应用中．采用巴持沃斯响应的滤波器较好。
切比雪夫如果给定阶数m和带内允许的偏差．采用切比雪夫响应的滤波器较好．其阻带衰减速率
比巴特沃斯响应的要大得多．但切比雪夫滤波器
的相频持性比巴待沃斯约要差
二阶RC有源滤波器的传输函数
二阶RC有源滤波器的结构
输入阻抗很高．
输出阻抗很低，
滤波器相当于
一个电压很．
故称这种电路
为电压控制电
压源电路。其优点是电路性能稳定．增益容
易调节
反相输入接法，其优点是电路有倒相作用，使用元件较少．但增益调节不太方便．对其它性能参数会有影响，其应用范围比vcvs电路要小。
二、滤波器的快速设计方法
在设计滤波器时．
通常给定的性能指标
有截止频率f。或截止
角频率W c，带内增
益d以及滤波器的品
质因数对于二阶低通
(或高通)滤波器，通
常取Q。＝0．707，因
为在截止频率W c处的幅
频特性较为合适
二、滤波器的快速设计方法
现在有人将具有巴特沃斯响应、切比雪夫响应的n＝2，3，…，8阶各种类型的有源滤波器的电路及其所用的RC元件的值制成设计表．设计人员只需要查表就能得到滤波器的电路及RC元件的值．称这种查表法为有源滤波器的快速设计方法。