(完整版)有源滤波器的设计
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源滤波器姓名:xxx 班级:XXX 学号: xxx目录一、基本介绍二、工作原理三、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结基本介绍滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。
在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成,由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。
本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器,着重讲解低通、高通、带通滤波电路。
二、工作原理有源滤波器工作原理是:用电流互感器采集直流线路上的电流,经A/D 采样,将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理,得到谐波参考信号,作为PW 啲调制信号,与三角波相比,从而得到开关信号,用此开关信号去控制IGBT单相桥,根据PWM技术的原理,将上下桥臂的开关信号反接,就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流,将线上的谐波电流抵消掉。
这是前馈控制部分。
再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来,作为调节器的输入,调整前馈控制的误差。
三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波,从而使得配电网清洁高效,满足国标对配电网谐波的要求。
该产品真正做到自适应跟踪补偿,可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿,80us响应负荷变化,20ms实现完全跟踪补偿。
2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡,在设备容量许可的情况下,可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率除谐波在确保滤功能的基础上有效改善系统不平衡状况。
3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振,而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。
这是无源滤波装置无法做到的。
4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能,以确保装置和电力系统安全运行,并可在负荷较轻时自动退出运行,充分考虑运行的经济性。
完整的有源滤波器设计
有源滤波器是一种特殊的电子滤波器,它使用运算放大器等有源元件来增强滤波性能。
有源滤波器可以实现更大的增益,并且具有较低的噪声和较高的带宽。
有源滤波器的设计过程可以分为以下几个步骤:
1.确定滤波器的类型:首先需要确定所需的滤波器类型,例如低通、高通、带通或带阻滤波器。
每种类型的滤波器有不同的应用和性能特点。
2.确定滤波器的规格:根据具体的需求,确定滤波器的截止频率、增益、带宽等规格。
这些规格将直接影响之后的设计过程。
3. 选择合适的滤波器拓扑结构:根据滤波器的规格要求,选择合适的滤波器拓扑结构。
常见的有源滤波器拓扑包括Sallen-Key拓扑、多反馈拓扑等。
4.设计滤波器电路:根据选择的滤波器拓扑,设计滤波器的电路图。
这包括选择合适的元件值和计算反馈网络。
5.仿真和优化:使用电子设计自动化软件(如SPICE)对滤波器电路进行仿真,并进行优化。
通过调整元件值和拓扑结构,使得滤波器能够满足规格要求。
6.PCB设计和布局:在完成滤波器电路的设计和优化后,进行PCB设计和布局。
在布局过程中,需要考虑信号路径的长度和干扰抑制等因素。
7.绘制电路图和元件布局:最后,根据PCB设计结果,绘制滤波器的电路图和元件布局图。
这将是完整的有源滤波器设计的最终结果。
有源滤波器的设计需要理解滤波器的基本原理和电路分析技术,并且需要具备电子电路设计和PCB设计的技能。
同时,设计师还需要充分考虑电路参数的影响,如运算放大器的增益带宽积、电源电压等。
通过合理的设计和优化,可以得到满足规格要求的高性能有源滤波器。
滤波器是一种只传输指定频段信号,抑制其它频段信号的电路。
滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种:①无源滤波器:由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成②有源滤波器:一般由集成运放与RC网络构成,它具有体积小、性能稳定等优点,同时,由于集成运放的增益和输入阻抗都很高,输出阻抗很低,故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。
利用有源滤波器可以突出有用频率的信号,衰减无用频率的信号,抑制干扰和噪声,以达到提高信噪比或选频的目的,因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。
从功能来上有源滤波器分为:低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BEF)、全通滤波器(APF)。
其中前四种滤波器间互有联系,LPF与HPF间互为对偶关系。
当LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率时,将LPF与HPF相串联,就构成了BPF,而LPF与HPF并联,就构成BEF。
在实用电子电路中,还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。
滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。
带通滤波器(BPF)(a)电路图(b)幅频特性图1 压控电压源二阶带通滤波器工作原理:这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过,而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。
典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。
如图1(a)所示。
电路性能参数通带增益中心频率通带宽度选择性此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。
例.要求设计一个有源二阶带通滤波器,指标要求为:通带中心频率通带中心频率处的电压放大倍数:带宽:设计步骤:1)选用图2电路。
2)该电路的传输函数:品质因数:通带的中心角频率:通带中心角频率处的电压放大倍数:取,则:图2 无限增益多路负反馈有源二阶带通滤波器电路。
有源滤波器设计范例有源滤波器是一种仪器或电路,通过放大合适频率的信号,削弱不需要的频率的信号。
它由被放大的信号源、滤波器和放大器组成。
有源滤波器常用于音频、通信和信号处理等领域。
下面我们将介绍一个有源滤波器的设计范例。
设计目标:设计一个低通滤波器,截止频率为1kHz,增益为20dB。
输入信号幅度为1V,输出信号幅度应保持一致。
设计步骤:1.确定滤波器的类型和截止频率,由于我们需要一个低通滤波器,因此需要选择适合的操作放大器模型。
选择一个高增益的运放模型,比如OPA7412.确定滤波器的放大倍数,根据增益的要求,我们选择放大20dB,即放大倍数为10。
3.计算滤波器的截止频率,根据设计目标,截止频率为1kHz。
根据低通滤波器的特性,我们可以选择使用一个RC电路来实现,其中R为电阻,C为电容。
4. 计算滤波器的电阻和电容值,根据截止频率的公式,截止频率fc=1/(2πRC)。
根据给定的截止频率和选择的电阻值,计算出需要的电容值。
5.确定滤波器电阻和电容的实际可选择值,根据常用的电阻和电容系列,选择最接近计算得出的值的标准值。
6.绘制滤波器电路图,将运放、电阻和电容按照设计要求连接起来。
根据电路图,选择合适的电阻和电容标准值。
7.测试和调整滤波器,将设计好的电路安装到实际的电路板上。
连接一个信号发生器作为输入信号源,通过示波器测量输出信号的幅度。
8.监测滤波器输出信号的幅度,根据设计目标,输出信号应与输入信号保持一致,即保持1V的幅度。
9.调整滤波器的增益,通过调节电阻或电容的值,使输出信号的幅度达到1V。
10.测试滤波器截止频率的准确性,使用频谱仪监测滤波器输出信号的频率特性。
确保滤波器截止频率符合设计要求。
11.优化滤波器设计,根据测试结果和实际需求,对滤波器电路进行调整和优化,以获得更好的性能。
总结:。
有源滤波器姓名:xxx 班级:XXX 学号: xxx目录一、基本介绍二、工作原理三、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结一、基本介绍滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。
在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成,由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。
本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器,着重讲解低通、高通、带通滤波电路。
二、工作原理有源滤波器工作原理是:用电流互感器采集直流线路上的电流,经A/D 采样,将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理,得到谐波参考信号,作为PWM的调制信号,与三角波相比,从而得到开关信号,用此开关信号去控制IGBT单相桥,根据PWM技术的原理,将上下桥臂的开关信号反接,就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流,将线上的谐波电流抵消掉。
这是前馈控制部分。
再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来,作为调节器的输入,调整前馈控制的误差。
三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波,从而使得配电网清洁高效,满足国标对配电网谐波的要求。
该产品真正做到自适应跟踪补偿,可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿,80us响应负荷变化,20ms实现完全跟踪补偿。
2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡,在设备容量许可的情况下,可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。
在确保滤除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。
3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振,而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。
这是无源滤波装置无法做到的。
4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能,以确保装置和电力系统安全运行,并可在负荷较轻时自动退出运行,充分考虑运行的经济性。
有源滤波器的设计有源滤波器是一种电子滤波器,能够通过引入放大器的反馈来实现滤波功能。
与被动滤波器相比,有源滤波器具有更大的增益、更高的准确性和更好的控制性能。
本文将介绍有源滤波器的设计步骤和常用类型。
有源滤波器的设计步骤如下:第一步是确定滤波器的类型。
根据滤波器的频率响应需求,可以选择低通、高通、带通或带阻滤波器。
低通滤波器允许低频信号通过,高通滤波器允许高频信号通过,带通滤波器允许特定频率范围内的信号通过,而带阻滤波器则阻止特定频率范围内的信号通过。
第二步是选择滤波器的放大器类型。
常见的有源滤波器放大器类型包括运放(operational amplifier)放大器和差分放大器(differential amplifier)。
运放是一种高增益、低失真的放大器,适用于大部分有源滤波器设计。
差分放大器则适用于需要更高增益和更好性能的应用。
第三步是选择滤波器的架构。
有源滤波器的架构包括多级放大器和单级放大器。
多级放大器滤波器能够实现更高的滤波器阶数和更陡的滚降斜率,但会增加滤波器的复杂度和成本。
单级放大器滤波器则适用于只需要低阶滤波器的简单应用。
第四步是确定滤波器的频率响应要求。
根据应用的需求,确定滤波器的截止频率和通带增益。
截止频率是滤波器在频率响应中的一个分界点,通带增益是滤波器在通带范围内的增益。
第五步是选择滤波器的元件数值。
根据滤波器的频率响应和放大器的特性,选择适当的电容和电阻数值。
电容和电阻的数值决定了滤波器的截止频率和通带增益。
同时,还需要根据放大器的工作电压确定电源电压。
第六步是根据设计要求绘制滤波器电路图。
根据选择的放大器类型和滤波器架构,绘制电路图并确定元件的布局和连接方式。
第七步是进行滤波器的仿真和测试。
使用电子设计自动化(EDA)软件对滤波器进行仿真,验证滤波器的性能是否满足设计要求。
如果有必要,可以进行实际电路的测试,并根据测试结果进行调整和优化。
有源滤波器常用的类型有以下几种:第一种是差分放大器滤波器。
01设计举例有源滤波器设计与制作有源滤波器是一种利用放大器等有源元件来增强滤波效果的电子滤波器。
它具有增益调节范围广、频率带宽宽、频率可调、阻抗适应能力强等特点,被广泛应用于通信、音频处理、仪器测量等领域。
下面以高通滤波器和低通滤波器为例,介绍有源滤波器的设计与制作过程。
高通滤波器是将输入信号中低频部分滤除,只保留高频信号的电路。
其电路示意图如下所示:```R1+--------,-------+Vi ------C1----, Op-ampR2 Vout```其中,Vi是输入信号,Vout是输出信号。
R1和C1构成了输入端的RC高通滤波器,R2构成了反馈网络。
Op-amp为运算放大器,放大滤波器输出信号。
高通滤波器的设计步骤如下:1. 确定截止频率。
根据具体需求,确定截止频率fc。
2. 选择电阻和电容。
根据截止频率fc,选择合适的电阻和电容值,以满足滤波器的性能要求。
3.计算反馈电阻。
根据欧姆定律和运放的特性,计算反馈电阻R2的值。
4.确定运放。
根据输出要求和滤波器性能要求,选择合适的运算放大器。
5. 进行电路仿真。
使用电路仿真工具,如Multisim等,对滤波器进行参数调整和性能评估。
6.制作电路板。
根据设计结果,设计并制作滤波器的电路板。
7.电路调试与优化。
将电路板焊接完成后,对滤波器进行调试和优化,以满足设计要求。
8.测试性能。
使用信号发生器等测试仪器,对滤波器的性能进行测试和验证。
9.优化和调整。
根据实际测试结果,对滤波器进行优化和调整,以达到最佳性能。
低通滤波器是将输入信号中高频部分滤除,只保留低频信号的电路。
其电路示意图如下所示:```R1+------------,------------+Vi ----, Op-amp+------C1------Vout```低通滤波器的设计步骤与高通滤波器类似,只是在选择电阻和电容值、计算反馈电阻和选择运放时需要根据低通滤波器的截止频率和性能要求进行调整。
完整的有源滤波器设计
有源滤波器是一种常见的电子电路,用于去除信号中的杂散成分或者改变信号的频率响应。
在设计有源滤波器时,需要考虑的因素包括滤波器类型、电路拓扑、滤波器参数的选择以及频率响应的分析等。
在本文档中,我们将详细介绍如何设计一个完整的有源滤波器。
文档内容分为以下几个部分:
1.引言
1.1有源滤波器的概述
1.2设计目标和要求
2.滤波器的类型和选择
2.1常见的滤波器类型
2.2选择适合的滤波器类型
3.滤波器电路拓扑
3.1有源滤波器的基本电路结构
3.2不同拓扑的特点和适用范围
4.滤波器参数的选择
4.1器件参数的选择
4.2确定放大器增益
4.3确定滤波器的截止频率
5.频率响应的分析
5.1简化的频率响应分析方法
5.2使用计算工具进行频率响应分析
6.有源滤波器的设计实例
6.1设计案例一:低通有源滤波器
6.2设计案例二:带通有源滤波器
7.实际电路的实现
7.1PCB设计
7.2元器件的选择和布局
7.3电路连接和调试
8.总结与展望
8.1设计结果总结
8.2可能的优化思路
8.3对未来的展望
以上是关于完整的有源滤波器设计的大致内容和结构。
根据实际需要,文档中的各个部分可以进行补充和调整,以确保设计的完整性和准确性。
最后,本文档将提供设计有源滤波器的详细步骤、计算公式和实例,帮助
读者深入了解和掌握有源滤波器的设计方法和技巧。
有源滤波器设计有源滤波器是一种电子滤波器,利用放大器的放大特性进行信号的频率选择性处理。
它具有放大和滤波功能,能够增强信号的强度并且滤除不需要的频率分量。
本文将介绍有源滤波器的设计原理和步骤。
有源滤波器的设计涉及到放大器的选择、滤波器类型的选择、设计计算和电路调试等方面。
下面将详细介绍这些步骤。
首先,选择合适的放大器。
有源滤波器使用放大器对信号进行放大和滤波,因此需要选择一个适合的放大器。
常见的有源滤波器放大器的类型有运算放大器、差分放大器和仪器放大器等。
根据设计需求选择放大器的增益、带宽、输入阻抗、输出阻抗等性能指标,并且要考虑放大器的稳定性和可靠性。
第二步是选择滤波器类型。
有源滤波器有很多种类型,如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
根据设计要求,选择适合的滤波器类型。
对于不同类型的滤波器,其频率响应和特性有所不同,需要根据实际需求进行选择。
第三步是进行设计计算。
根据滤波器的类型和设计要求,进行具体的电路设计计算。
根据设计要求,可以计算出放大器的放大倍数、电路的截止频率、频带宽度等参数。
需要考虑到滤波器的阻抗匹配问题,使得输入和输出阻抗能够适应实际应用中的要求。
接下来是电路的实际搭建和调试。
根据设计计算的结果,搭建实际的滤波器电路。
在搭建电路的过程中,需要注意正确连接电路元件,避免出现接错或接反的情况。
完成搭建后,进行电路的调试工作。
首先进行电路的初步测试,检查电路是否工作正常。
然后通过实际测试和调整,进一步改进电路的性能,确保满足设计要求。
最后,进行电路性能测试和评估。
使用信号发生器和示波器等仪器对滤波器的性能进行测试,包括放大倍数、频率响应、幅度失真和相位失真等指标。
根据测试结果进行性能评估,对滤波器的性能进行分析和改进。
总之,有源滤波器设计是一个综合性的工程,需要综合考虑放大器的选择、滤波器类型的选择、设计计算和电路调试等方面的问题。
通过合理的设计和调整,可以实现满足特定要求的滤波器电路。
姓名:xxx 班级:XXX学号: xxx目录>基本介绍「作原理「、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结基本介绍滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。
在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成,由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。
本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器,着重讲解低通、高通、带通滤波电路。
工作原理有源滤波器工作原理是:用电流互感器采集直流线路上的电流,经A/D 采样,将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理,得到谐波参考信号,作为PW啲调制信号,与三角波相比,从而得到开关信号,用此开关信号去控制IGBT单相桥,根据PWMi术的原理,将上下桥臂的开关信号反接,就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流,将线上的谐波电流抵消掉。
这是前馈控制部分。
再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来,作为调节器的输入,调整前馈控制的误差。
三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波,从而使得配电网清洁高效,满足国标对配电网谐波的要求。
该产品真正做到自适应跟踪补偿,可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿,80us响应负荷变化,20ms实现完全跟踪补偿。
2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡,在设备容量许可的情况下,可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。
除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。
3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振, 而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。
这是无源滤波装置无法做到的。
4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能,以确保装置和电力系统安全运行, 并可在负荷较轻时自动退出运行, 充分考虑运行的经济性。
1. 二阶低通有源滤波器 1)基本原理常用的二阶低通有源滤波器如图所示。
由于 C1 接到集成运放的输出端, 形成 正反馈,使电压放大倍数在一定程度上受输出电压控制, 且输出电压近似为恒压 源,所以又称之为二阶压控电压源低通滤波器。
当C=C2=C 时,称fo 为电路的特征频率。
通常,调试该电路,使其通带截止频率与一阶低通滤波器的相同,在确保滤台匕四、 有源滤波器的设计即 f p=f 0 。
单端正反馈型低通滤波器如图所示电路中,虽然由C 引入了正反馈,但是,若fvvf P ,则由于G 的容 抗很大,反馈信号很弱,因而对电压放大倍数的影响很小;若 fvvf P ,则由于C2的容抗很小,集成运放同相输入端的信号很小, 输出电压必然很小,反馈作用也 很弱,因而对电压放大倍数的影响也很小。
所以,只要参数选择合适,就可以使f=f p 附近的电压放大倍数因正反馈而得到提到,从而使电路更接近于理想低通滤波器。
二阶低通有源滤波器主要性能如下: ① 通带电压放大倍数二阶LPF 的通带电压放大倍数就是频率f=0时的输出电压与输入电压之比, 因此也就是同相比例放大器的增益:R FAup 1R② 传递函数A Up1 (3 代p )j RC (j RC)2A Up其中s j③ 品质因数Q—1—3 A up④ 幅频特性电路的幅频特性曲线如图所示,不同 Q 值将使幅频特性具有不同的特点。
A(s)1 (3 A up )sRC (sRC)2(2)设计方法式可推导出R 和R 。
由此该设计方法对要求特性保持一定 fo 而在较宽范围内变化的情况比较适 用,但必须使用精度和稳定性均较高的元件。
2. 二阶高通有源滤波器 (1)基本原理二阶高通滤波器和二阶低通滤波器几乎具有完全的对偶性, 即将二阶低通有 源滤波器电路中的R 和C 的位置互换,就构成了典型的单端正反馈二阶高通滤波 器,如图所示。
二者的参数表达式与性能也有对偶性。
当 Ri=R=R G=^=C 时,其主要性能如下:20lg|A u /A u p |/dBf/f o单端正反馈型低通滤波器幅频特性F 面介绍设计二阶低通有源滤波器时选用RC 的方法。
已知 R=R=R, C=G=C,则1 2 RC其中,由上式得知,fo 、Q 可分别由R 、f oC 值和运放增益的变化来单独调整,相互影响不大。
若已知 Q 值,贝U 由式4-8-4得通带电压放大倍数Aup ,近而由上单端正反馈型高通滤波器① 通带电压放大倍数A up iR② 传递函数③ 品质因数Q—1—3Aup④ 幅频特性电路的幅频特性曲线如图所示,不同 Q 值将使幅频特性具有不同的特点。
20lg|A u /A u p |/dBA(s) (j RC)21 (3 Ap)j RC (j RCr^P(sRC)21 (3 A up )sRC (sRC)2 Aupf/f 0单端正反馈型咼通滤波器幅频特性(2)设计方法二阶高通有源滤波器中R、C参数的设计方法也与低通滤波器相似,详见低通滤波器设计方法。
3.二阶带通有源滤波器带通滤波器(BPF能通过规定范围的频率,这个频率范围就是电路的带宽Bvy滤波器的最大输出电压峰值出现在中心频率fo的频率点上。
带通滤波器的带宽越窄,选择性越好,也就是电路的品质Q越高。
只要将二阶低通滤波器中的一阶RC电路改为高通的接法,就构成了二阶带通滤波器。
如图所示电路就是典型的单端正反馈型二阶带通滤波器。
当Ri=F2=R Ci=G=C时,其主要性能如下:二阶带通滤波器①传递函数j RC1 (3 A up)j RC (j RC)2代PA(s)sRC A1 (3 A up )sRC (sRC)2 p其中A up 1为同相比例放大电路的电压放大倍数②中心频率和通带放大倍数10 2 RCAjp3 A up③通带截止频率和通带宽度p1 p2 yh/(3 A up)24 (3 A up)] yh/(3 A up)24 (3 A up)]BW f p2 f pi (3 A up) f o (2 R F Rf)f0④品质因数Q —1—3 A up⑤幅频特性电路的幅频特性曲线如图4-8-9所示,不同Q值将使幅频特性具有不同的特点。
Q值越大,通带宽度越窄,选择性也越好。
20lg|A u/A u p|/dBf/f o二阶带通滤波器幅频特性3.二阶带阻有源滤波器如图示电路就是典型的单端正反馈型二阶带阻滤波器。
当Ri=R2=R C=G=C 时,其主要性能如下:二阶带阻滤波器①传递函数1 (j RC)21 2(2 A up)j RC (j RC)2A pA(s)1 (sRC)2A 1 2(2 Ap)sRC (sRC)2 p②中心频率和通带放大倍数10 2 RCA UpA0 3 Ap ③通带截止频率和通带宽度pi P2 ¥[J(3 A up)24 (3 A up)] 知(3 A up)24 (3 A up)]BW f p2 f pi (3 A up) f o (2 R F Rf)f0④品质因数⑤幅频特性电路的幅频特性曲线如图所示,不同Q值将使幅频特性具有不同的特点。
20lg|A u/A u p|/dBf/f 0二阶带阻滤波器幅频特性五、设计实例有源低通滤波器的设计原理图设计低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。
如图a所示,为典型的二阶有源低通滤波器。
它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成,其中第一级电容C接至输出端,引入适量的正反馈,以改善幅频特性。
图(b)为二阶低通滤波器幅频特性曲线。
滤波器的传输函数与性能参数由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器,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, 器带宽限制,这类滤波器仅适用于低频范围,根据频率范围可将其分为低通、高通、带通与带阻四种滤波器,它们的幅频特性如下图所示,具有理想特性的滤波器是很难实现的,只能用实际特性去逼近理想的,常用的逼近方法是巴特沃斯最大啊平坦响应和切比雪夫等波动响应。
在不许带内有波动时,用巴特沃斯响应较好,如果给定带内所允许的纹波差,则切比雪夫响应较好。
1.滤波器的传输函数二阶RC滤波器的传输函数表类型传输函数性能参数低通垃电压增益-fl] J J • ■F +昱s +詔3 H叫一一低通滤波器的截止角频率2.单元电路性能参数Ri 1 Oh ftf IflKI,II I——1=1——丄h—pH十+H 47K K 仆ui 匚J -------- 「2017怯二阶低通滤波器其功能是让一定因受运算放大低通滤波器% 二阶低通滤波器的通带增益打=[" 沁截止频率,它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。
5一心品质因数,它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。
元件参数的计算二阶低通滤波器二阶低通滤波器性能参数表达式为3 C2=1 / (CGRR) (2.2.1.1)Q=0.7073 C/Q=1/R I C+1/艮C+(1+A)/R 2C (2.2.1.2)A V=1+R/R3 (221.3)工作原理滤波电路是一种能使有用频率通过,同时抑制无用成分的电路。
滤波电路种类很多,由集成运算放大器、电容和电阻可构成有源滤波器。
有源滤波器不用电感,体积小,重量轻,有一定的放大能力和带负载能力。
由于受到集成运算放大器特性的限制,有源滤波器主要用于低频场合。
有源滤波器 有低通、高通、带通和阻带等电路。
低通滤波电路指低频信号能通过而高频 信号不能够通过的电路,高频滤波电路则与低频滤波电路相反,带通滤波电 路是指某一段的信号能通过而该频段之外的信号不能通过的电路,带阻滤波 器和带通滤波器相反,即在规定的频带内,信号不能通过(或受到很大衰减 或抑制),而在其余频率范围,信号则能顺利通过。
组装与调试有源滤波器的设计过程较为复杂,设计前需要对模拟电子技术的基础 知识能够熟练地掌握并应用,通过查询相关资料,了解有源滤波器的工作 原理功能应用,设计过程中要认真仔细,完成设计的过程是对基础知识的 进一步掌握。
、•八总结二阶低通滤波器MultiSim 电路图二阶低通滤波电路。