有源滤波器信号滤波电路问答
No. 008如何选择滤波电路的有源器件？
有源器件是有源滤波电路的核心，其性能对滤波器特性有很大影响。一般采用运算放大器做有源器件，理想地，认为具有无限大的增益，其开环增益在传递函数中没有体现。但实际应用时应考虑以下几方面。
（1）器件不够理想，如单位增益带宽太窄，开环增益过低或不稳定，这些将会影响传递函数性质。
（2）有源器件不可避免地会引入噪声，降低信噪比，从而限制有用信号幅值下限。
No. 009能否利用带通滤波电路组成带阻滤波电路？
可以用一个带通滤波器和一个减法器电路来实现。
No. 010三极管放大器中的电容Ce对电路来说有什么作用？
图9三极管放大器
如图9所示，电容Ce的电容量很小，只有几皮法到几百皮法，所以在放大电路的低频段和中频段所呈现的容抗很大，对Re没有什么旁路作用。也就是说，在低频段和中频段范围内，反馈阻抗与频率无关，负反馈放大器的中频增益仍由电阻Re的负反馈作用来决定。
但在放大电路的高频段，Ce的容抗随频率的增高而减小，从而使Re的并联阻抗减小。与中频段相比，高频段的反馈电压也随之下降，结果补偿了放大器在
高频段由晶体管极间电容和分布电容Co等因素造成的高频率增益的下降，扩展了通频带。
加入Ce后，放大器的带宽比采用纯电阻Re负反馈时适当加宽，而中频增益不变，结果使整个电路的增益带宽积比一般采用纯电阻Re产生的电流串联负反馈电路的要大。
因此，电容Ce称为补偿电容，这种电路称为电容补偿电路。
No. 011测控电路中常用的RC有源滤波电路有哪些？
常用的是二阶有源滤波电路，其中又以压控电压源型、无限增益多路反馈型和二阶环型滤波电路比较常用。
如图10所示，是压控电压源型二阶滤波电路的基本结构。Y4为0开路，Y1、Y2为电阻，Y3、Y5为电容时，可构成低通滤波电路；Y3、Y5为电阻，Y1、Y2为电容，Y4为0开路时，构成高通滤波电路；Y2、Y4为电容，其余为电阻，可构成带通滤波电路。
图11所示是无限增益多路反馈型滤波电路的基本结构。Y4、Y5为电容，其余为电阻，可构成低通滤波电路；Y4、Y5为电阻，其余位电容可构成高通滤滤波电路；Y2、Y3为电容，其余为电阻，可构成带通滤波电路。
双二阶环电路利用两个以上由加法器、积分器等组成的运算放大电路，根据要求的传递函数，引入适当的反馈构成滤波电路。电路灵敏度低，特性非常稳定，可实现多种滤波功能。可构成低通与带通滤波电路，可实现高通、带阻与全通滤波功能的双二阶环电路，低通、高通、带通、带阻与全通滤波电路等。
No. 012关于滤波器归一化的类比设计方法有哪些依据？
滤波器归一化的类比设计方法主要依据如下。
（1）阻抗变换原理：电路中，如果所有元件阻抗同时增大或减少相应的倍数，滤波器参数不变。
（2）频率转换原理：若有源滤波器中所有的储能元件的阻抗增加或减少一定的倍数，则滤波器的截止频率也相应地变化相同的倍数。
（3）电路转换原理：在滤波网络中，若电容和电阻均变成相应的倒数值，则滤波器进行高通、低通的互变。
在实际设计中应灵活采用以上依据。
No. 013滤波器有哪些主要特性指标？
（1）特征频率
通带与过渡带边界点的频率称为通带截止频率，在该点，信号的增益下降到一个人为规定的下限值。
阻带与过渡带边界点的频率称为阻带截止频率。工程中常以信号功率衰减到1/2时的频率作为通带和阻带的边界点，又称为转折频率。滤波器的固有频率也称谐振频率。对于带通滤波器和带阻滤波器，则是它们的中心频率。
（2）带宽
带通滤波器或带阻滤波器的带宽B=fC2-fC1。
（3）增益与衰减
滤波器在通带内的增益KP并非常数。对于低通滤波器，通带增益一般是指频率为0的增益；对于高通滤波器，通带增益一般是指频率趋于无穷时的增益。
（4）阻尼系数与品质因数
阻尼系数表征了滤波器对角频率为ωo信号的阻尼作用，是滤波器中表示能量衰减的一项指标。阻尼系数的倒数为品质因数Q，是评价带通滤波器和带阻滤波器的频率选择性的一个重要指标。
（5）灵敏度
滤波器由若干个元件构成，每个元件参数值的变化都会影响滤波器的性能。
（6）群延时函数
在对信号波形失真有较高要求时，不仅滤波器的幅频特性要满足设计要求，滤波器的相频特性也要满足一定的要求。用滤波器的群延时函数来评价信号经滤波器后相位失真的程度。
No. 014有源滤波器的级数如何选择？
滤波器的级数主要根据对通带外衰减特性的要求来确定。每一阶低通滤波器或高通滤波器可获得-6dB每倍频程的衰减。多级滤波器串联时，传输函数总特性的阶数等于各级阶数之和。当要求通带外衰减特性为-MdB每倍频程时，则所取阶数n≥M/6。
No. 015陷波器的作用及特性有哪些？
陷波器的作用是阻止某一范围或某一特定频率（如工频50Hz及其谐波分量）通过。如图12所示为有源陷波器的幅频特性。
图12中，f0为陷波器中心频率；B指带阻滤波器的带宽，它定义为比平坦部分低3dB时的高、低端频率fH和fL之差，即B=fH-fH。带宽B与电路的品质因数Q 成反比，且有
在中心频率f0一定的情况下，电路品质因数Q值越高，意味着有源带阻滤波器的带宽B越窄，幅频特性的凹陷将急骤下降至陷波（中心）频率，这对用来扼制诸如工频50Hz的干扰来说是十分重要的。
No. 016滤波电路的功能是什么？什么是有源滤波和无源滤波？
滤波电路可以对信号的频率有一定的选择性，可以使特定频率范围的信号通过，而阻止其他频率的信号。无源滤波电路仅由无源器件如电阻、电感、电容等
组成；有源滤波电路不仅由无源器件，还由诸如双集成管、集成运放等有源器件组成。
No. 017有源滤波器的阶数是如何定义的？采用高阶滤波器的目的是什么？
滤波器的阶数由电路所包含的RC环节数目确定。若仅含一个RC环节，则为一阶滤波器。若含两个RC环节则为二阶滤波器。高阶滤波器可由一阶、二阶级联而成，采用高阶滤波器的目的在于提高滤波电路的频率选择特性。
No. 018为什么二阶有源滤波器中的第一级电容不接地而接到输出端？
二阶有源滤波器中的电容接到输出端的主要是为了使输出电压在高频段能迅速下降，但在接近通带截止频率处又不会下降太多，从而有利于改善滤波器的特性。
No. 019什么是有源屏蔽驱动电路？应用于何种场合？
将差动式传感器的两个输出经两个运算放大器构成的同相比例差动放大后，使其输入端的共模电压1 ∶1地输出，并通过输出端各自电阻（阻值相等）加到传感器的两个电缆屏蔽层上，即两个输入电缆的屏蔽层由共模输入电压驱动，而不是接地，电缆输入芯线和屏蔽层之间的共模电压为零，这种电路就是有源屏蔽驱动电路。它消除了屏蔽电缆电容的影响，提高了电路的共模抑制能力，因此经常用于差动式传感器，如电容传感器、压阻传感器和电感传感器等组成的高精度测控系统中。
No. 020无源滤波器与有源滤波器的主要区别是什么？
无源滤波器主要是由无源的元件电阻R和电容C组成的。而有源滤波器则是由电阻R、电容C及集成运算放大器组合构成的。在有源滤波器中，集成运算放大器主要是用于提高通带增益和带负载能力，但集成运放必须工作在线性工作区中。
一、填空题：（每空1分，共20分） 2.理想运算放大器的两个重要特性是：（1）____________（2）___________。 3.硅稳压管在稳压电路中正常稳压时，工作于。 4.正弦波振荡器需要满足振幅和相位条件，分别为__ __和_ __ __。 5.根据实际应用所要求的输入信号和输出信号之间的关系，放大电路可分为_________ 、 _________、________ 和____________四种类型。 6.滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由元件组成，如在负载电阻两端并 联电容器。 7.差分放大电路输入端加上大小相等，极性相同的两个信号，称为__________信号。 8.发光二极管将电信号转换为信号，工作时，应加偏置电压。 9.当负载电阻R=1kΩ时，电压放大电路输出电压比负载开路（R=∞）时输出电压减少20%， 则该放大电路的输出电阻Ro为。 10.在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于____，而少数载流子的浓度与____关系 十分密切。 A、温度， B、掺杂工艺， C、杂质浓度 11.三极管的输出特性曲线可分为三个区域，即放大区，饱和区和。当三极 管工作在区时，U CE≈0。 12.射极输出器是一种深度负反馈放大电路，它的特性有电压放大倍数____________，输入 电阻____________，输出电阻__________。 13.为了消除乙类互补功率放大器输出波形的失真，而采用类互补功率放 大器。 14.PN结的单向导电性是指_________________________________________________. 15.同相放大电路中，输出通过负反馈的作用，使Vn自动地跟踪Vp，使Vp≈Vn，这种现象 称为。 16.RC正弦波振荡电路由、、和稳幅环节四部分组成。 17.集成运算放大器有线性和饱和两个工作区，由集成运算放大器构成的电压比较器电路中， 运算放大器工作在区。 18.杂质半导体中的少数载流子浓度取决于 19.三端稳压器78L12输出电压为________；79L12输出电压为。
引言 滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，常用于信号处理、数据传输和干扰抑制等方面，有源低通滤波电路由集成运放和无源元件电阻和电容构成。它的功能是允许从零到某个截止频率的信号无衰减地通过，而对其他频率的信号有抑制作用。有源低通滤波电路可以用来滤除高频干扰信号。[1] 但对于滤波器设计的综合技术，由于其网络元件参数的实际选择和调试的困难，采用普通实验设计方法不仅解决不了上述问题，还花费大量时间和设计成本，以至于设计出的产品价格昂贵，电路噪声大等质量问题也不尽人意。因此，对有源低通滤波器的设计新方法探讨，仍有积极的实际意义。[2] 随着集成运放的广泛应用, 有源滤波器的应用更为广泛, 因此有源滤波器性能的分析和电路设计就成为一个核心问题, 本文采用了先进的Multisim 8 仿真软件和归一化方法结合设计出有源低通滤波器的电路，并对其性能进行分析和实验现象进行仿真研究。 1 Multisim 8 仿真软件特点简介 Multisim 8 是早期的Electronic Worbench(EWB) 的升级换代的产品。早期的EW与Multisim 8 在功能上不能同日而语。Multisim 8 提供了功能更强大的电子仿 真设计界面，能进行射频、PSPICE VHED L MCU等方面的仿真。Multisim 8 提供了更为方便的电路图和文件管理功能。更重要的是，Multisim 8 使电路原理图的仿真与完成PCB 设计的Ultiboard10 仿真软件结合起来一起构成新一代的EWB 软件，使电子线路的仿真与PCB 的制作更为高效。通过将Multisim 8 电路仿真软件和LabVIEW 测量软件相集成，需要设计制作自定义PCB 的工程师能够非常方便地比较仿真数据和真实数据，规避设计上的反复，减少原型错误并缩短产品上市的时间。熟练掌握Multisim 8 电路仿真软件已成为当今电子电路分析和设计人员所必需具备的基本技能之一。 2 有源低通滤波电路基本原理 2.1有源低通滤波电路基本概念滤波电路的作用就是允许某段频率范围内的信号通过，而阻止或削弱其他频率范围的信号。有源滤波电路由电阻、电容和集成运算放大器组成，又称为有源滤波器。有源滤波器能够在滤波的同时还能对信号起放大作用，这是无源滤波无法做到的。根据滤波电路通过或者阻止信号频率范围不同，可将滤波电路分为低通、高通、带通河带阻电路。本文讨论的是有源低通滤波电路的设计与仿真研究。有源低通滤波电路能够通过低频信号，抑制或衰减高频信号。 2.2有源低通滤波电路的组成和实验原理 二阶压控电压源低通滤波电路由两个RC 环节和同相比例放大电路构成，电路如图所示。
有源滤波器工作原理 有源滤波器是一种能够对信号进行滤波处理的电路，它利用了有源元件（如运 算放大器）来增强滤波器的性能。有源滤波器可以实现各种滤波功能，如低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波等。 有源滤波器的工作原理可以分为两个方面：放大器的放大作用和反馈网络的调 节作用。 首先，有源滤波器利用放大器的放大作用来增加信号的幅度。放大器通常采用 运算放大器，它具有高增益、低失真和宽带宽等特点。通过放大器的放大作用，输入信号的幅度得以增加，从而提高滤波器的灵敏度和动态范围。 其次，有源滤波器利用反馈网络的调节作用来实现滤波功能。反馈网络由电容、电感和电阻等元件组成，通过调节这些元件的数值和连接方式，可以实现不同类型的滤波器。根据反馈网络的不同，有源滤波器可以分为RC（电容-电阻）滤波器、RL（电感-电阻）滤波器和LC（电感-电容）滤波器等。 在RC滤波器中，电容和电阻的组合可以实现不同的滤波特性。当电容和电阻 的数值确定时，可以实现低通、高通、带通和带阻滤波功能。通过调节电容和电阻的数值，可以改变滤波器的截止频率和滤波特性。 在RL滤波器中，电感和电阻的组合也可以实现不同的滤波特性。当电感和电 阻的数值确定时，可以实现低通、高通、带通和带阻滤波功能。通过调节电感和电阻的数值，可以改变滤波器的截止频率和滤波特性。 在LC滤波器中，电感和电容的组合可以实现不同的滤波特性。当电感和电容 的数值确定时，可以实现低通、高通、带通和带阻滤波功能。通过调节电感和电容的数值，可以改变滤波器的截止频率和滤波特性。
有源滤波器的工作原理可以简单概括为：输入信号经过放大器的放大作用后， 进入反馈网络进行滤波处理，最后输出滤波后的信号。 有源滤波器具有以下优点： 1. 增益可调：有源滤波器可以通过调节放大器的增益来改变滤波器的放大倍数，从而适应不同的信号处理需求。 2. 灵便性高：有源滤波器可以通过调节反馈网络中的元件数值和连接方式来实 现不同类型的滤波特性，具有较强的灵便性。 3. 抑制干扰：有源滤波器可以通过增加放大器的增益，使得输出信号对于输入 信号的干扰更小，从而提高系统的抗干扰能力。 4. 带宽宽：有源滤波器利用放大器的宽带宽特性，可以实现较宽的工作频率范围，适合于多种应用场合。 总而言之，有源滤波器是一种能够对信号进行滤波处理的电路，它利用了有源 元件和反馈网络的协同作用，可以实现各种滤波功能。有源滤波器具有增益可调、灵便性高、抑制干扰和带宽宽等优点，被广泛应用于通信、音频处理、仪器仪表等领域。
二阶有源模拟带通滤波器设计 摘要 滤波器是一种具有频率选择功能的电路，它能使有用的频率信号通过。而同时抑制(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。实际工程上常用它来进行信号处理、数据传送和抑制干扰等，目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。 以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成，60年代以来，集成运放获得迅速发展，由它和R、C组成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外，由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高，输出阻抗比较低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。 通常用频率响应来描述滤波器的特性。对于滤波器的幅频响应，常把能够通过信号的频率范围定义为通带，而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。 滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。按照通带和阻带的位置分布，滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。文中结合实例，介绍了设计一个二阶有源模拟带通滤波器。 设计中用RC网络和集成运放组成，组成电路选用LM324不仅可以滤波，还可以进行放大。 关键字：带通滤波器 LM324 RC网络
目录 目录 (2) 第一章设计要求 (3) 1.1基本要求 (3) 第二章方案选择及原理分析 (4) 2.1.方案选择 (4) 2.2 原理分析 (5) 第三章电路设计 (7) 3.1 实现电路 (7) 3.2参数设计 (7) 3.3电路仿真 (9) 1.仿真步骤及结果 (9) 2.结果分析 (11) 第四章电路安装与调试 (12) 4.1实验安装过程 (12) 4.2 调试过程及结果 ................................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2.1 遇到的问题 ................................................................................................ 错误！未定义书签。 4.2.2 解决方法 .................................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2.3 调试结果与分析 (12) 结论 (13) 参考文献 (14)
有源滤波器信号滤波电路问答 No. 008如何选择滤波电路的有源器件？ 有源器件是有源滤波电路的核心，其性能对滤波器特性有很大影响。一般采用运算放大器做有源器件，理想地，认为具有无限大的增益，其开环增益在传递函数中没有体现。但实际应用时应考虑以下几方面。 （1）器件不够理想，如单位增益带宽太窄，开环增益过低或不稳定，这些将会影响传递函数性质。 （2）有源器件不可避免地会引入噪声，降低信噪比，从而限制有用信号幅值下限。 No. 009能否利用带通滤波电路组成带阻滤波电路？ 可以用一个带通滤波器和一个减法器电路来实现。 No. 010三极管放大器中的电容Ce对电路来说有什么作用？ 图9三极管放大器 如图9所示，电容Ce的电容量很小，只有几皮法到几百皮法，所以在放大电路的低频段和中频段所呈现的容抗很大，对Re没有什么旁路作用。也就是说，在低频段和中频段范围内，反馈阻抗与频率无关，负反馈放大器的中频增益仍由电阻Re的负反馈作用来决定。 但在放大电路的高频段，Ce的容抗随频率的增高而减小，从而使Re的并联阻抗减小。与中频段相比，高频段的反馈电压也随之下降，结果补偿了放大器在
高频段由晶体管极间电容和分布电容Co等因素造成的高频率增益的下降，扩展了通频带。 加入Ce后，放大器的带宽比采用纯电阻Re负反馈时适当加宽，而中频增益不变，结果使整个电路的增益带宽积比一般采用纯电阻Re产生的电流串联负反馈电路的要大。 因此，电容Ce称为补偿电容，这种电路称为电容补偿电路。 No. 011测控电路中常用的RC有源滤波电路有哪些？ 常用的是二阶有源滤波电路，其中又以压控电压源型、无限增益多路反馈型和二阶环型滤波电路比较常用。 如图10所示，是压控电压源型二阶滤波电路的基本结构。Y4为0开路，Y1、Y2为电阻，Y3、Y5为电容时，可构成低通滤波电路；Y3、Y5为电阻，Y1、Y2为电容，Y4为0开路时，构成高通滤波电路；Y2、Y4为电容，其余为电阻，可构成带通滤波电路。 图11所示是无限增益多路反馈型滤波电路的基本结构。Y4、Y5为电容，其余为电阻，可构成低通滤波电路；Y4、Y5为电阻，其余位电容可构成高通滤滤波电路；Y2、Y3为电容，其余为电阻，可构成带通滤波电路。
有源滤波器工作原理 有源滤波器是一种电子滤波器，它使用放大器来增强滤波器的性能。有源滤波 器可以分为两种类型：有源低通滤波器和有源高通滤波器。本文将详细介绍有源滤波器的工作原理和其在电子领域中的应用。 一、有源滤波器的基本原理 有源滤波器的基本原理是利用放大器的放大功能来增强滤波器的性能。放大器 可以提供增益，使信号变得更强，并且可以根据需要调整频率响应。有源滤波器通常由放大器和滤波器组成。 1. 有源低通滤波器 有源低通滤波器可以通过滤除高频信号而只保留低频信号。它的工作原理如下：- 输入信号进入放大器，放大器将信号增强。 - 信号通过一个电容器，电容器将高频信号绕过放大器输出。 - 低频信号则通过放大器输出。 2. 有源高通滤波器 有源高通滤波器可以通过滤除低频信号而只保留高频信号。它的工作原理如下：- 输入信号进入放大器，放大器将信号增强。 - 信号通过一个电容器，电容器将低频信号绕过放大器输出。 - 高频信号则通过放大器输出。 二、有源滤波器的应用 有源滤波器在电子领域中有广泛的应用，以下是其中几个常见的应用场景：
1. 音频放大器 有源滤波器常用于音频放大器中，用于滤除噪音和杂音，提高音频的质量。例如，在音响系统中，有源低通滤波器可用于滤除高频噪音，而有源高通滤波器可用于滤除低频噪音。 2. 无线通信系统 有源滤波器在无线通信系统中起到了重要的作用。例如，在手机中，有源滤波 器可用于滤除无线电频率干扰，使得通话质量更好。同时，有源滤波器还可以用于调整接收信号的频率响应，以适应不同的通信标准。 3. 传感器信号处理 在传感器信号处理中，有源滤波器可用于滤除噪音和干扰，提取出有效的传感 器信号。例如，在温度传感器中，有源滤波器可用于滤除环境噪音，提取出准确的温度信号。 4. 音乐合成器 有源滤波器在音乐合成器中广泛使用。通过调整滤波器的频率响应，可以产生 不同的音色效果。例如，在合成器中，有源滤波器可用于模拟各种乐器的声音。 总结： 有源滤波器是一种利用放大器来增强滤波器性能的电子滤波器。有源滤波器可 以分为有源低通滤波器和有源高通滤波器。有源滤波器的工作原理是通过放大器增强信号，并根据需要调整频率响应。有源滤波器在音频放大器、无线通信系统、传感器信号处理和音乐合成器等领域有广泛的应用。通过合理设计和使用有源滤波器，可以改善信号质量，提高系统性能。
测控电路第五版李醒飞第4章习题答案
第四章信号分离电路 4-1简述滤波器功能，按照功能要求，滤波器可分为几种类型？ 滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，即对不同频率信号的幅值有不同的增益，并对其相位有不同的移相作用。按照其功能要求，滤波器可分为低通、高通、带通、带阻与全通五种类型。 4-2按照电路结构，常用的二阶有源滤波电路有几种类型？特点是什么？ 常用的二阶有源滤波电路有三种：压控电压源型滤波电路、无限增益多路反馈型滤波电路和双二阶环型滤波电路。 压控电压源型滤波电路使用元件数目较少，对有源器件特性理想程度要求较低，结构简单，调整方便，对于一般应用场合性能比较优良，应用十分普遍。但压控电压源电路利用正反馈补偿RC网络中能量损耗，反馈过强将降低电路稳定性，因为在这类电路中，Q值表达式均包含-Kf项，表明Kf过大，可能会使Q 值变负，导致电路自激振荡。此外这种电路Q值灵敏度较高，且均与Q成正比，如果电路Q值较高，外界条件变化将会使电路性能发生较大变化，如果电路在临界稳定条件下工作，也会导致自激振荡。 无限增益多路反馈型滤波电路与压控电压源滤波电路使用元件数目相近，由于没有正反馈，稳定性很高。其不足之处是对有源器件特性要求较高，而且调整不如压控电压源滤波电路方便。对于低通与高通滤波电路，二者Q值灵敏度相近，但对于图4-17c所示的带通滤波电路，其Q值相对R，C变化的灵敏度不超过1，因而可实现更高的品质因数。 双二阶环型滤波电路灵敏度很低，可以利用不同端输出，或改变元件参数，获得各种不同性质的滤波电路。与此同时调整方便，各个特征参数可以独立调整。适合于构成集成电路。但利用分立器件组成双二阶环电路，用元件数目比较多，电路结构比较复杂，成本高。 4-3测控系统中常用的滤波器特性逼近的方式有几种类型？简述这些逼近方式的特点。 测控系统中常用的滤波器特性逼近的方式可分为巴特沃斯逼近、切比雪夫逼近与贝赛尔逼近三种类型。 巴特沃斯逼近的基本原则是在保持幅频特性单调变化的前提下，通带内最为平坦。其特点是具有较为理想的幅频特性，同时相频特性也具有一定的线性度。 切比雪夫逼近的基本原则是允许通带内有一定的波动量ΔKp，故在电路阶数一定的条件下，可使其幅频特性更接近矩形，具有最佳的幅频特性。但是这种逼近方式相位失真较严重，对元件准确度要求也更高。 贝赛尔逼近的基本原则是使相频特性线性度最高，群时延函数τ(ω)最接
有源滤波器工作原理 一、引言 有源滤波器是一种能够通过放大器件增益来改变滤波器频率响应的滤波器。它 由一个或多个放大器和被称为反馈网络的被动滤波器组成。有源滤波器在电子设备中广泛应用，用于去除信号中的噪声、滤波和频率选择等。 二、有源滤波器的分类 有源滤波器可以分为两类：有源低通滤波器和有源高通滤波器。有源低通滤波 器允许低频信号通过，而抑制高频信号。有源高通滤波器则允许高频信号通过，而抑制低频信号。 三、有源滤波器的工作原理 有源滤波器的工作原理基于放大器的放大作用和反馈网络的频率选择特性。 1. 有源低通滤波器的工作原理 有源低通滤波器通过将输入信号输入到放大器的非反相端，然后将放大后的信 号通过反馈网络回馈到放大器的反相端。反馈网络由电容和电阻构成，形成一个低通滤波器。在低频情况下，电容的阻抗较大，信号通过反馈网络回馈到放大器的反相端，从而增加了低频信号的放大程度。而在高频情况下，电容的阻抗较小，信号主要通过放大器的非反相端输出，从而抑制了高频信号。通过调整反馈网络中的电容和电阻的数值，可以实现对不同频率的信号的滤波。 2. 有源高通滤波器的工作原理 有源高通滤波器与有源低通滤波器的工作原理类似，只是反馈网络的结构不同。有源高通滤波器通过将输入信号输入到放大器的非反相端，然后将放大后的信号通过反馈网络回馈到放大器的反相端。反馈网络由电容和电阻构成，形成一个高通滤
波器。在高频情况下，电容的阻抗较大，信号通过反馈网络回馈到放大器的反相端，从而增加了高频信号的放大程度。而在低频情况下，电容的阻抗较小，信号主要通过放大器的非反相端输出，从而抑制了低频信号。通过调整反馈网络中的电容和电阻的数值，可以实现对不同频率的信号的滤波。 四、有源滤波器的优点和应用 1. 优点： - 有源滤波器具有较高的增益，可以对信号进行放大和滤波，提高信号质量。 - 可以通过调整反馈网络的参数来实现不同频率范围内的滤波效果。 - 有源滤波器具有较低的输出阻抗，可以驱动较大的负载。 - 有源滤波器可以实现较高的可靠性和稳定性。 2. 应用： - 有源滤波器广泛应用于音频放大器、无线通信系统、音频处理设备等领域，用于去除噪声、滤波和频率选择等。 - 在音频系统中，有源滤波器可以用于去除低频噪声，提高音频信号的清晰 度和质量。 - 在无线通信系统中，有源滤波器可以用于抑制干扰信号，提高通信质量。 - 在音频处理设备中，有源滤波器可以用于音频信号的增强和调节。 五、总结 有源滤波器是一种通过放大器件增益来改变滤波器频率响应的滤波器。有源低 通滤波器允许低频信号通过，而抑制高频信号；有源高通滤波器则允许高频信号通过，而抑制低频信号。有源滤波器的工作原理基于放大器的放大作用和反馈网络的频率选择特性。有源滤波器具有较高的增益、可调的频率响应和较低的输出阻抗，
实验报告 实验名称：有源滤波电路一一低通和高通滤波器 一、实验目的和要求（必填） 三、主要仪器设备（必填） 五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得 一、 实验目的 1. 掌握有源滤波电路的基本概念，了解滤波电路的选频特性、通频带等概念，加深对有源滤波电路的认 识和理解。 2. 用Pspice 仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。 3. 根据给定的低通和高通滤波器结构和元件，分析其工作特点及滤波效果，分析电路的频率特性。 4. 分别利用低通和高通滤波器搭建带通和带阻滤波器电路，观察和分析其输出波形特点，分析电路的频 率特性。 二、 实验原理 1. 低通滤波器电路 图1所示为无限增益多路反馈低通滤波器电路，它是一种非常通用的具有反相增益的滤波器，具有 结构简 单、特性稳定、输出阻抗低的特点。 实验类型：—综合实验 二、实验内容和原理（必填） 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析（必填）
低通滤波器的设计截止频率为 C=卩F, C=卩F, R= () k Q, 6kHz,增益为2,各元件参数为: 月=()k Q, R= () k Qo 其中电阻值分别表示为设计值和实际元件标称值(括号内)。 2.高通滤波器电路 C=u F, C=()卩F, R=Q, $= () k Q o 其中元件值分别表示为设计值和实际元件标称值(括号内)。 3.带通和带阻滤波器 分别将图1和图2所示低通和高通滤波器级联，可以得到一个带通滤波器，如图 和高通滤波器的输出波形相加，可以得到一个带阻滤波器，如图 电路的传递函数为: H(s) 其中: b o 1 R2 R3C1C b i ，K P R R1 电路的传递函数为: H(s) K p S2 s2 Qs b o 1 R] R2GC b i R2C1C (2C C i) , K p C i 高通滤波器的设计截止频率为10kHz,增益为2,各元件参数为: 3(a)所示；将低通 3(b)所示。
有源滤波技术-回复 有源滤波技术在信号处理领域中起着重要的作用。它通过引入一个放大器或运算放大器来增加信号的幅度，并结合滤波器对信号进行滤波，从而达到去除噪声、增强信号或改变信号频谱的目的。本文将一步一步地回答关于有源滤波技术的问题。 第一步：了解有源滤波技术的原理 有源滤波技术是利用放大器或运算放大器的特性来实现滤波功能的一种方法。通过将放大器或运算放大器与滤波器组合在一起，可以实现对信号的放大、滤波和频谱调整等功能。放大器可以放大信号的幅度，而滤波器用于选择信号的特定频率成分。 第二步：了解有源滤波器的分类 有源滤波器可以分为主动滤波器和交流耦合器。主动滤波器使用放大器增益来提高信号质量，例如低通、高通、带通和带阻滤波器。交流耦合器使用运算放大器来提供耦合路径，并根据输入信号的相位关系产生输出信号。 第三步：了解主动滤波器的工作原理 主动滤波器由放大器和被动滤波器（例如电容、电感、电阻）组成。放大器用于增加输入信号的幅度，同时被动滤波器用于选择信号的特定频率成分。主动滤波器的设计和分析可以使用放大器的放大倍数、滤波器的频率特性以及滤波器的阶数等参数。 第四步：了解交流耦合器的工作原理 交流耦合器由运算放大器和被动滤波器组成。运算放大器提供了耦合
路径，并根据输入信号的相位关系产生输出信号。运算放大器能够保持输入信号的幅度和相位关系，同时被动滤波器用于选择特定频率成分。交流耦合器适用于频率范围较高的应用。 第五步：了解有源滤波器的优点和应用 有源滤波器相比于被动滤波器具有一些明显的优点。首先，有源滤波器可以通过放大器来增加信号的幅度，从而有效地提高信噪比。其次，有源滤波器可以通过调整放大器的增益和滤波器的参数来实现对信号频谱的控制。此外，有源滤波器可以实现更复杂的滤波功能，如可调增益滤波器和带限幅滤波器。 有源滤波技术在很多领域都有广泛的应用。例如，它可以被用于音频信号处理、无线通信系统、图像处理和生物医学工程等领域。在音频信号处理中，有源滤波器可以用于音响系统的均衡、效果器的设计以及音乐制作中的音色设计。在无线通信系统中，有源滤波器可以用于射频前端的滤波和放大，以提高系统的性能。在图像处理中，有源滤波器可以用于图像增强和降噪。在生物医学工程中，有源滤波器可以用于生物信号的滤波和放大，以便进行进一步的分析和诊断。 有源滤波技术的发展为信号处理领域带来了新的机遇和挑战。通过合理地设计和应用有源滤波器，我们可以实现更高质量、更稳定的信号处理，从而推动科学和工程的进步。
实验报告专业：______ 姓名：______ 学号：________ 日期：__________ 桌号：________________ 课程名称：电路原理实验指导老师：成绩：________________ 实验名称：有源滤波电路——带通滤波器 一、实验目的 1. 掌握有源滤波电路的基本概念，了解滤波电路的选频特性、通频带等概念，加深对有源滤波电路的认识和理解。 2. 用Pspice仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。 3. 根据给定的带通滤波器结构和元件，分析三种不同中心频率的带通滤波器电路的工作特点及滤波效果，分析电路的频率特性。 4. 实现给定方波波形的分解和合成。 二、实验原理 滤波器是一种二端口网络，它的作用是允许某频率范围的信号通过，滤掉或抑制其他频率的信号。允许通过的信号频率范围称为通带，其余信号的频率范围称为阻带。许多通过电信号进行通信的设备，如电话、收音机、电视和卫星等都需要使用滤波器。严格的说，实际的滤波器并不能完全滤掉所选频率的信号，只能衰减信号。 无源滤波器通常由RLC元件组成，一般采取多节T型或π型结构，制造难，成本高，特别是电感元件的重量和体积都很大。用RC元件与运放集成块构成的有源滤波器，不用电感线圈，因此广泛用于工程电路。此外，运放的开环电压增益很大，输入阻抗高，输出阻抗低，组成的滤波器有一定的放大、隔离和缓冲作用。 相比于无源滤波器，有源滤波器有许多优点：可以按要求灵活设置增益，并且无论输出端是否带载，滤波特性不变，这也是有源滤波较无源滤波得到更广泛应用的原因。
1. 带通滤波器电路 图1所示为一个无限增益多路反馈带通滤波器电路，传递函数为： 其中各系数为： 表征带通滤波器性质的重要参数有三个，分别是： 中心频率，也即谐振频率，带通滤波器在中心频率处转移函数的幅值最大。 带宽，定义为两个截止频率之差；截止频率ωc的定义为：转移函数的幅值由最大值下降为最大值的时的频率，即 品质因数，定义为中心频率与带宽之比。 带通滤波器的增益Kp定义为传递函数在中心频率处的幅值增益。 三个带通滤波器设计为：Kp=4，Q=5，中心频率分别为：1kHz，3kHz，5kHz，对应各元件参数为： C=0.01μF，R1=20kΩ，R2=1.8kΩ，R3=160kΩ。 C=0.01μF，R1=6.8kΩ，R2=0.56kΩ，R3=56kΩ。 C=0.01μF，R1=3.9kΩ，R2=0.36kΩ，R3=33kΩ。 2. 反相加法器 反相加法器电路如图2所示，输出为： 三、实验接线图
一阶有源滤波器原理 一阶有源滤波器是一种常用的电子滤波器，用于对电信号进行滤波处理。其原理是通过有源放大器和电容器或电感器构成的电路来实现对不同频率信号的滤波。本文将从滤波器的基本原理、电路结构和工作方式三个方面进行介绍。 一、滤波器的基本原理 滤波器作为一种信号处理器，可以对输入信号进行频率选择性的处理。其基本原理是根据信号的频率特性，通过对不同频率分量进行增益或衰减，实现对特定频率范围内信号的滤波。有源滤波器是利用有源放大器的放大和控制特性，配合电容器或电感器的频率特性，来实现对输入信号的滤波。 二、电路结构 一阶有源滤波器的基本电路结构包括有源放大器和电容器或电感器。其中，有源放大器可以是运算放大器或其他类型的放大器，用于增益输入信号，并提供足够的驱动能力。电容器或电感器则用于实现对不同频率的信号的滤波。 在一阶有源滤波器中，常见的电路结构包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。低通滤波器通过对高频信号进行衰减，只保留低频信号；高通滤波器则相反，只保留高频信号，而衰减低频信号；带通滤波器则可以选择保留某个频率范围内的信号。
三、工作方式 一阶有源滤波器的工作方式取决于电路结构和电路参数的设置。以低通滤波器为例，当输入信号的频率较低时，电容器的阻抗较大，从而使得输入信号大部分通过电容器，并被有源放大器放大；而当输入信号的频率较高时，电容器的阻抗较小，从而使得输入信号大部分绕过电容器，并被有源放大器衰减。通过调整电容器的数值可以调节低通滤波器的截止频率，从而实现对不同频率的信号的滤波。 同样地，高通滤波器和带通滤波器的工作方式也可以通过调整电路参数来实现。高通滤波器通过调节电容器或电感器的数值，可以实现对不同频率的信号的滤波；带通滤波器则通过调节电容器或电感器的数值和连接方式，可以实现对特定频率范围内的信号的滤波。 总结：一阶有源滤波器通过有源放大器和电容器或电感器构成的电路，实现对不同频率信号的滤波。其基本原理是通过增益或衰减不同频率分量，实现对特定频率范围内信号的滤波。通过调节电路参数，可以实现不同类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。一阶有源滤波器在实际应用中具有广泛的用途，如音频处理、通信系统等领域。
习题5 5.1在以下几种情况下，应分别采用哪种类型的滤波电路〔低通、高通、带通、带阻〕。 （1）从输入信号中提取100kHz～200kHz的信号； （2）抑制1MHz以上的高频噪声信号； （3）有用信号频率为1GHz以上的高频信号； （4）干扰信号频率介于1 kHz～10 kHz； 解答：〔1〕带通滤波器；〔2〕低通滤波器；〔3〕高通滤波器；〔4〕带阻滤波器。 5.2在以下各种情况下，应分别采用哪种类型〔低通、高通、带通、带阻〕的滤波电路。 〔1〕抑制50Hz交流电源的干扰； 〔2〕处理具有1Hz固定频率的有用信号； 〔3〕从输入信号中取出低于2kHz的信号； 〔4〕抑制频率为100kHz以上的高频干扰。 解：〔1〕带阻滤波器〔2〕带通滤波器〔3〕低通滤波器〔4〕低通滤波器 5.3填空： 〔1〕为了防止50Hz电网电压的干扰进入放大器，应选用滤波电路。 〔2〕输入信号的频率为10kHz～12kHz，为了防止干扰信号的混入，应选用滤波电路。 （3）为了获得输入电压中的低频信号，应选用滤波电路。 〔4〕为了使滤波电路的输出电阻足够小，保证负载电阻变化时滤波特性不变，应选用滤波电路。 解：〔1〕带阻〔2〕带通〔3〕低通〔4〕有源 5.4无源一阶RC低通滤波电路的截止频率决定于的倒数，在截止频率处输出信 号比通带内输出信号小dB。 解答：时间常数，3dB 5.5无源一阶RC高通滤波电路的截止频率决定于的倒数，在截止频率处输出信 号比通带内输出信号小dB。
解答：时间常数，3dB 5.6 一阶滤波电路阻带幅频特性以 /十倍频斜率衰减，二阶滤波电路那么以 /十倍频斜率衰减。阶数越 ，阻带幅频特性衰减的速度就越快，滤波电路的滤波性能就越好。 解答：-20 dB ，-40 dB ，高。 5.7 试求题图所示电路的传递函数和频率响应表达式。 题图 解答：()1v sR C A s sR C =+，j (j )1j v R C A R C ωωω=+ 5.8 题图5.8中所示为一个一阶低通滤波器电路，试推导输入与输出之间的传递函数，并计算截止角频率H ω。 题图 解答：传递函数：2121()1v R A s R sR C =- ⋅ +，截止角频率21 H R C ω=。 5.9 题图中是一个一阶全通滤波器电路，〔1〕计算电路的转移函数；〔2〕根据转移函数，计算幅频响应和相频响应，并说明当ω由0→∞时，相角的变化范围。