有源滤波器信号滤波电路问答
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有源电力滤波器相关问题探讨摘要有源电力滤波器作为治理谐波最有效的手段之一,其研究和应用越来越受到人们的重视。
本文主要分析了谐波电流检测方法和补偿电流控制方法,对于降低电力谐波危害具有一定帮助。
关键词电力谐波治理;有源电力滤波器;谐波电流检测;补偿电流控制有源电力滤波器(英文名称Active Power Filter ,简写APF)。
有源电力滤波器,顾名思义是借助外部电源进行动态抑制谐波、补偿无功的一种新型电力装置设备。
这种设备需要提供外部电源,在应用上可以克服传统的LC等滤波器造成的谐波抑制和无功补偿方法的带来的单位固定补偿,基本上实现了动态跟踪补偿。
电力谐波严重危害电能的供给和使用,它一方面使供电系统的供电效率下降,威胁电力系统自身的安全运行;另一方面,又会影响电力系统的供电质量,使电力用户电能的使用受到限制甚至烧毁用电设备。
在现实应用中,如何做到加强对有源电力滤波器及其相关技术研究,特别是在应用上的提升换档,对提高有源滤波装置性能,更好应用于生产实际需要,尽量发挥其在电力谐波治理的的作用,对生产一线和科研一线的工作提出了更多的要求。
1 工作原理有源电力滤波器的工作是通过电流互感器检测负载电流,并通过内部DSP计算,提取出负载电流中的谐波成分,然后通过PWM信号发送给内部IGBT,控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等,方向相反的谐波电流注入到电网中,达到滤波的目的。
2 谐波电流检测方法过去谐波电流是由电气化铁路和工业的直流调速传动装置所用的,由交流变换为直流电的水银整流器所产生的。
近年来,产生谐波的设备类型及数量均已剧增,并将继续增长。
所以,我们必须很慎重地考虑谐波和它的不良影响,以及如何将不良影响减少到最小。
有源电力滤波器,性能好坏以及是否适用于生产,在很大程度上取决于该设备所所采用的谐波电流检测方法。
基于此,对检测方法的好坏,直接关系到该设备能否实时、准确。
有源电力滤波器(APF)的关键技术之一,是检测非线性负载电流中的谐波及无功电流。
无源滤波器和有源滤波器实验报告无源滤波器和有源滤波器实验报告引言滤波器在电子领域中起着至关重要的作用,它可以帮助我们去除信号中的噪声,提高信号的质量。
无源滤波器和有源滤波器是两种常见的滤波器类型,它们在电路结构和性能特点上有所不同。
本实验旨在通过搭建无源滤波器和有源滤波器电路,比较它们的滤波效果和特点。
实验一:无源滤波器无源滤波器是由被动元件(如电阻、电容、电感)构成的滤波电路。
在本实验中,我们选择了RC低通滤波器进行研究。
1. 实验目的通过搭建RC低通滤波器电路,研究其频率特性和滤波效果。
2. 实验步骤a. 准备工作:收集所需器件和元件,包括电源、电阻、电容、示波器等。
b. 搭建电路:按照电路图连接电阻和电容,接入电源和示波器。
c. 调节参数:调节电源电压和示波器参数,使电路正常工作。
d. 测试频率响应:输入不同频率的信号,观察输出波形和幅度变化。
3. 实验结果通过实验观察,我们得到了RC低通滤波器的频率响应曲线。
在低频情况下,输出信号基本与输入信号保持一致;而在高频情况下,输出信号的幅度会逐渐降低,起到了滤波的作用。
这是因为电容器在高频情况下的阻抗较小,导致信号通过电容器的路径而绕过电阻。
实验二:有源滤波器有源滤波器是由主动元件(如运算放大器)和被动元件组成的滤波电路。
在本实验中,我们选择了Sallen-Key低通滤波器进行研究。
1. 实验目的通过搭建Sallen-Key低通滤波器电路,研究其频率特性和滤波效果。
2. 实验步骤a. 准备工作:收集所需器件和元件,包括电源、运算放大器、电阻、电容、示波器等。
b. 搭建电路:按照电路图连接运算放大器、电阻和电容,接入电源和示波器。
c. 调节参数:调节电源电压和示波器参数,使电路正常工作。
d. 测试频率响应:输入不同频率的信号,观察输出波形和幅度变化。
3. 实验结果通过实验观察,我们得到了Sallen-Key低通滤波器的频率响应曲线。
与RC滤波器相比,Sallen-Key滤波器具有更好的滤波效果和增益稳定性。
2020—2021学年第二学期自动化专业《模拟电子技术》模拟考试题及答案(问答题八)1、什么是滤波器?答:滤波器是一种能使有用频率信号通过,抑制无用频率成分的电路。
2、什么是无源滤波器?答:由无源元件R、C、L等构成的滤波器称为无源滤波器。
3、什么是有源滤波器?答:由无源元件R、C及有源器件集成运算放大器构成的滤波器称为有源滤波器。
4、什么是低通滤波器LPF?答:低通滤波器LPF是能使低频信号通过,而高频信号不能通过的电路。
5、什么是低通滤波器LPF的上限截止频率fH?答:当低通滤波器LPF的放大倍数Auf下降到0。
707(-3dB)所对应的频率。
6、什么是高通滤波器HPF?答:高通滤波器HPF是能使高频信号通过,而低频信号不能通过的电路。
7、什么是高通滤波器HPF的下限截止频率fL?答:当高通滤波器HPF的放大倍数Auf下降到0.707(-3dB)所对应的频率。
8、什么是带通滤波器BPF?答:带通滤波器BPF是能使某一频段的信号通过,而该频段以外的信号不能通过的电路。
9、什么是带通滤波器BPF的上限截止频率fH和下限截止频率fL?答:当带通滤波器BPF的放大倍数Auf下降到0.707(-3dB)所对应的频率。
此时有两个,分别为上限截止频率fH和下限截止频率fL。
10、什么是带阻滤波器BEF?答: 带阻滤波器BEF是不能使某一频段的信号通过,而该频段以外的信号能通过的电路。
11、什么是全通滤波器APF?答: 全通滤波器APF是对所有频率的信号都具有相同的Auf(相移可以不同)的电路。
12、什么是滤波器的通带和阻带?答: 滤波器允许通过的频段称为通带, 不允许通过的频段称为阻带。
13、什么是滤波器的特征频率f0?答:滤波器的特征频率f0是一个由电路决定的具有频率量纲的常数。
14、什么是滤波器的品质因数Q?答:滤波器的品质因数Q是一个描述滤波器过渡特性的常数。
15、当Q=0.707时的滤波器有什么特点?答: 当Q=0.707时的滤波器,其过渡特性平坦,且截止频率数值上等于特征频率。
有源滤波电路原理
有源滤波电路是一种利用放大器的放大特性进行滤波的电路。
它主要由放大器、电容和电感等元件组成。
在滤波电路中,放大器起到放大信号的作用,电容和电感则起到滤波作用。
有源滤波电路的原理是通过对输入信号进行放大,并通过放大器的反馈回路将输出信号回馈到输入端,以达到一定的滤波效果。
当输入信号经过放大器放大后,部分输出信号会通过反馈回路返回到输入端,从而改变放大器的输入阻抗和输出阻抗,从而实现对信号频率的选择性放大。
有源滤波电路可以用于对特定频率范围内的信号进行放大,同时抑制其他频率范围内的干扰信号。
例如,当输入信号中包含噪声信号或者其他与我们感兴趣的信号频率不相关的信号时,可以通过有源滤波电路将这些干扰信号滤除,从而得到我们所需的信号。
有源滤波电路可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等不同类型。
每种类型的有源滤波电路都有其特定的频率响应和滤波特性,可以根据需要选择合适的电路进行设计和应用。
总而言之,有源滤波电路利用放大器的放大特性和反馈回路的作用,实现对输入信号进行滤波的功能。
它具有选择性放大特定频率范围内信号的能力,广泛应用于通信、音频、电子仪器等领域。
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。
电子电路中的滤波器问题如何解决在电子电路中,滤波器是一种用于调节信号频率的重要元件。
它可以滤除不需要的频率成分,使得信号能够更加纯净、稳定地传递。
然而,在实践中,我们常常会面临一些滤波器的问题。
本文将讨论电子电路中的滤波器问题,并提供相应的解决方法。
1. 问题一:滤波器频率响应失真滤波器的频率响应失真是一个常见的问题。
频率响应失真可能导致信号的频率偏移,使得滤波器无法达到预期的性能。
为了解决这个问题,我们可以采取以下措施:- 选择合适的滤波器类型:不同类型的滤波器在频率响应上有着不同的特点。
根据实际需求选择低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或带阻滤波器等类型,以满足信号处理的要求。
- 调整滤波器参数:滤波器的参数设置对频率响应起着至关重要的作用。
通过调整滤波器的截止频率、增益和斜率等参数,可以优化滤波器的频率响应,减小失真程度。
- 添加补偿电路:在某些情况下,我们可以通过添加补偿电路来抵消滤波器频率响应的失真。
补偿电路可以根据失真特点产生相反的响应,从而实现频率补偿,提高滤波器的性能。
2. 问题二:滤波器幅频特性不匹配滤波器的幅频特性不匹配是另一个常见的问题。
幅频特性不匹配可能导致信号在不同频率下的衰减程度不一致,从而使得信号失真。
为了解决这个问题,我们可以采取以下方法:- 使用精确的元件:滤波器的性能很大程度上取决于所选元件的精度。
选择具有相近参数的高质量元件可以提高滤波器的幅频特性匹配度。
- 进行校准调整:通过校准滤波器的增益和相位等参数,可以更好地匹配幅频特性。
可以使用频率响应仪器进行测量并对滤波器进行调整,以达到所需的幅频特性。
- 采用补偿网络:为了改善滤波器的幅频特性匹配度,可以引入补偿网络并通过调整补偿网络的参数来补偿滤波器的非理想特性。
这样可以实现对幅频特性的精确控制和调整。
3. 问题三:滤波器的噪声问题滤波器中的噪声问题使得信号的纯度和准确度受到威胁。
为了解决这个问题,我们可以考虑以下解决方法:- 选择低噪声元件:滤波器中的噪声主要来自元件本身。
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。
有源滤波自身就是谐波源。
其依靠电力电子装置,在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等,相位相反的谐波向量,这样可以抵消掉系统谐波,使其成为正弦波形。
有源滤波除了滤除谐波外,同时还可以动态补偿无功功率。
其优点是反映动作迅速,滤除谐波可达到95%以上,补偿无功细致。
缺点为价格高,容量小。
由于目前国际上大容量硅阀技术还不成熟,所以当前常见的有源滤波容量不超过600kvar。
其运行可靠性也不及无源。
一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻(调谐滤波)状态,给某次谐波电流构成一个低阻态通路。
这样谐波电流就不会流入系统。
无源滤波的优点为成本低,运行稳定,技术相对成熟,容量大。
缺点为谐波滤除率一般只有80%,对基波的无功补偿也是一定的。
目前在容量大且要求补偿细致的地方一般使用有源加无源混合型,即无源进行大容量的滤波补偿,有源进行微调。
原理上讲,有源滤波器可以达到很高的Q值,但是过高的Q值对于有源滤波器来说是不够稳定的。
有源滤波器的特性曲线不够好,有可能是你使用的运放带宽不够。
从原理上,无论有源无源,实现出来的特性应该是一致的。
主要还是一个制作问题。
你的说法有基本概念问题。
不能说你的二阶低通滤波器的相应没有巴特沃思的相应好!因为你的滤波器就是根据巴特沃思原形设计的!你的楼下那位大虾说的很对。
无论是无源还是有源滤波器,都是基于同样的原形,从滤波特性本身来讲都是一样的。
两者的差别不在这里。
你还是应该在电路上寻找原因。
无源RC滤波器当然不能等同于有源RC滤波器,有源RC和无源LC可以实现出Bottworth函数,而用无源RC实现这个函数是很不理想的,它的最低衰耗值极高(此点鲜为人知)。
第三章有源滤波器3.1 概述滤波器是一种具有选频作用的网络,它让某些频率的信号顺利通过,而使其他频率的信号阻塞或衰减。
滤波器按照所通过的频率及被阻塞或衰减的频率分别构成它的通带和阻带。
根据通带和阻带在频域中的位置,滤波器可以分为低通、高通、带通、带阻和全通等类型。
由于滤波器的选频特性,它在现代通信、无线电仪器、测量和控制系统中被广泛应用于信息处理、数据传递和干扰抑制等方面。
20世纪四十年代以前,滤波器多数由无源LC电路组成。
随着电子技术的发展,经典的LC滤波器已不能适应微型化、集成化发展的要求。
尤其在低频时,电感线圈体积大,品质因数低,成本又较高,因此人们开始了采用有源器件来模拟电感效应的有源滤波器的研究。
六十年代,线性集成电路的出现,极大的推动了有源滤波器付诸实用。
利用集成运算放大器和RC元件组成的有源滤波器,无论在理论上还是在工程实践中都已经成为一个迅速发展的领域。
到七十年代,已经有了电阻、电容和线性集成电路组装在一起的薄膜集成有源滤波器,近年来,还有人在研究不用电容、仅用电阻和运放构成的R有源滤波器。
与经典的LC无源滤波器相比,有源RC滤波器具有下述优点:1、因为不用电感元件,所以免除了电感所固有的非线性特性、磁场屏蔽、损耗大、体积大、重量大的缺点,便于微型化和集成化。
2、由于运放具有增益、输入阻抗高和输出阻抗低的特点,有源滤波器能提供在一定范围可调整的信号增益及缓冲作用,使输入和输出之间具有良好的隔离特性,抗干扰能力强,便于级连应用。
3、在低频和超低频情况下,元件仍具有合理的参数值,这是LC滤波器电路所无法比拟的。
目前,有源滤波器的低端截频能达到10-3Hz以下。
当然有源滤波器也有它自身的缺点:1、可处理的信号频率带受运算放大器带宽指标的限制。
由于特性随使用频率的增高而恶化,因此目前有源滤波器的频率应用范围往往限制在300KHz以下。
2、元件特性变化对滤波器特性影响灵敏度高。
3、输入及输出电压、电流的范围受运放限制。
电子电路中常见的信号处理问题解决方法在电子电路设计与应用过程中,我们经常会遇到各种信号处理问题。
这些问题多种多样,例如信号滤波、信号增益、信号放大失真、信号采样等等。
本文将针对这些常见的信号处理问题,提供一些解决方法和技巧。
一、信号滤波信号滤波是电子电路中常见的信号处理问题之一。
滤波的目的是为了去除或减弱信号中的噪声成分,使得信号更加清晰和稳定。
信号滤波的方法多种多样,下面列举几种常用的方法:1. 低通滤波器:适用于滤除高频噪声。
常见的低通滤波器包括RC滤波器和巴特沃斯滤波器。
RC滤波器由电阻和电容构成,巴特沃斯滤波器是一种更复杂的设计。
选择适当的滤波器可以根据具体的应用需求和性能指标进行。
2. 高通滤波器:适用于滤除低频噪声。
与低通滤波器相反,高通滤波器可以通过设置截止频率来滤除低频信号。
常见的高通滤波器有RC滤波器和巴特沃斯滤波器等。
3. 带通滤波器:适用于滤除特定频段外的信号。
带通滤波器可以通过设置上下截止频率来滤除指定范围外的信号。
二、信号增益信号增益是指在电子电路中放大信号的幅度。
在某些应用中,信号可能由于传输距离远或其它原因而衰减,需要进行增益处理。
以下是几种常用的信号增益方法:1. 放大器:放大器是对信号进行放大处理的电路。
常见的放大器有运放放大器、差分放大器等。
通过选择合适的放大器类型和参数,可以实现对信号的增益效果。
2. 变压器:变压器是一种通过磁耦合实现信号变压的装置。
通过变压器可以改变信号的电压值,实现信号的增益效果。
3. 可调增益电路:可调增益电路可以根据需要调节信号的增益大小。
例如,通过调节电阻或电容值,可以实现对信号增益的调节。
三、信号放大失真在信号处理过程中,信号的放大可能会引起一定程度的失真。
能否有效地处理信号失真是衡量信号处理质量的重要指标。
下面介绍几种常见的信号放大失真处理方法:1. 负反馈:负反馈是通过引入反向信号来减小放大器的放大程度,从而减小失真。
通过负反馈可以提高放大器的线性度,降低失真程度。
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。
有源滤波技术-回复有源滤波技术在电子领域中扮演着重要的角色。
它是一种利用放大器和其他有源器件来改变信号波形的技术。
通过引入这些有源器件,可以增加滤波器的灵活性和性能。
本文将介绍有源滤波技术的原理、分类、应用和未来发展方向。
有源滤波技术的原理是通过有源器件提供的放大和反馈机制来实现对信号的处理。
放大器是有源滤波器的核心组成部分,可以增加信号的幅度和改变信号的频率响应。
常见的有源器件包括晶体管、运算放大器和数字信号处理器等。
根据滤波器的类型和特点,有源滤波技术可以分为多种分类。
其中最常见的有源滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
低通滤波器主要用于滤除高频信号,高通滤波器则用于滤除低频信号,带通滤波器可选择性地通过一定频率范围内的信号,而带阻滤波器则可以选择性地阻止一定频率范围内的信号。
有源滤波技术在许多应用中发挥着重要的作用。
首先,它广泛应用于音频和语音信号的处理中。
在音频系统中,有源滤波器可以去除音频信号中的杂音和不需要的频率成分,从而提高音质和信号的清晰度。
此外,有源滤波技术还被应用于无线通信、图像处理、生物医学工程等领域,用于滤除噪声、增强信号和改善系统性能。
未来,有源滤波技术还有许多发展方向。
首先,随着微纳电子技术的发展,有源滤波器可以更小、更快速、更可靠和更高效。
其次,随着数字信号处理器的不断进步,有源滤波器可以实现更复杂的数字滤波算法和功能。
此外,有源滤波技术也可以与其他新兴技术结合,如人工智能和机器学习等,以提高滤波器的自适应性和智能化。
总之,有源滤波技术是一种重要的电子技术,通过引入有源器件,可以增强滤波器的性能和灵活性。
它在音频、通信、图像处理和生物医学等领域中都有广泛的应用。
随着技术的不断进步,有源滤波技术将继续发展,并在更多领域发挥更大的作用。
信号滤波电路问答No. 001常用的滤波方法有哪几种?常用的滤波方法从原理上分为模拟滤波和数字滤波两种。
模拟滤波是以R、L、C及运放等模拟器件实现对无用信号的滤除,根据器件的不同又分无源滤波和有源滤波两种;数字滤波是将模拟信号数字化后通过数字信号处理器以数学算法的方式提取所需特征进而还原成有用的模拟信号,根据算法不同又分FFT、TTR等多种方式。
No. 002典型的模拟滤波器有哪些?其响应特性有什么特点?巴特沃思滤波器:具有单调下降的幅频特性。
切比雪夫滤波器:幅频特性在通带或阻带有波动,可以提高选择性。
贝塞尔滤波器:通带内有较好的线性相位特性。
椭圆滤波器:它的选择性相对前三种要好。
No. 003如何理解“前级输出阻抗与后级输入电容构成了一个附加的低通滤波器”?前级电路的输出阻抗与后级电路的电容(如果后级电路是滤波器,或者后级电路的输入分布电容)构成的低通滤波器可以用如图1所示的模型来模拟。
由图1可得令s=jω=j2πf,并令,这样可以得到电压增益:由式(2)可以得到电压增益的幅值AVH为:其幅频响应可由式(3)得出:(1)当f<<fH时,用分贝表示则有20 lgAVH≈lg1=0dB(2)当f>>fH时,用分贝表示有20 lgAVH≈20 lgfH/f从图2可以看出,当f>>fH时,电压增益的幅值急剧下降,将高频信号滤去,实现了低通滤波器的功能。
No. 004按照通带和阻带的相互位置不同,滤波电路分哪几种?各理想滤波电路的幅频响应图形是怎样的?理想滤波器分为以下4种。
(1)低通滤波电路。
其幅频响应如图3所示,图中Ao表示低频增益,|A|为增益的幅值。
由图可知,它的功能是通过从0到某一截止角频率ωH的低频信号,而对大于ωH所有频率则完全衰减,因此其带宽BW=ωH。
(2)高通滤波电路。
其幅频响应如图4所示。
由图可以看到,在0<ω<ωL范围内的频率为阻带,高于ωL的频带为通带。
从理论上来说,它的带宽BW=无穷大,但实际上,由于受有源器件带宽的限制,高通滤波电路的带宽也是有限的。
还是别看了,你不懂!有源滤波器原理解析(一)一、有源滤波器简述有源电力滤波器、是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置,它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。
其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点(传统的只能固定补偿),实现了动态跟踪补偿,而且可以既补谐波又补无功;三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论;APF有并联型和串联型两种,前者用的多;并联有源滤波器主要是治理电流谐波,串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。
二、有源滤波器分类有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
它是在运算放大器的基础上增加一些R、C等无源元件而构成的。
低通滤波器(LPF)高通滤波器(HPF)带通滤波器(BPF)带阻滤波器(BEF)2.1低通滤波器的主要技术指标(1)通带增益Avp通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数,性能良好的LPF通带内的幅频特性曲线是平坦的,阻带内的电压放大倍数基本为零。
(2)通带截止频率fp其定义与放大电路的上限截止频率相同。
通带与阻带之间称为过渡带,过渡带越窄,说明滤波器的选择性越好。
二阶LPF分析电路引入了负反馈利用节点电流法求解输出电压与输入电压的关系。
压控电压源二阶LPF为使 fp=f0,且在f=f0时幅频特性按-40dB/十倍频下降。
f→0时,C1断路,正反馈断开,放大倍数为通带放大倍数;f →∞, C2短路,正反馈不起作用,放大倍数小→0;因而有可能在f = f 0时放大倍数等于或大于通带放大倍数。
对于不同频率的信号正反馈的强弱不同。
2.2高通滤波器与LPF有对偶性,将LPF的电阻和电容互换,就可得一阶HPF、简单二阶HPF、压控电压源二阶HPF电路。
高通滤波器,又称低截止滤波器、低阻滤波器,允许高于某一截频的频率通过,而大大衰减较低频率的一种滤波器。
它去掉了信号中不必要的低频成分或者说去掉了低频干扰。
应用:在电力系统中,谐波补偿时用高通滤波器滤除某次及其以上的各次谐波2.3带通滤波器带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器,与带阻滤波器的概念相对。
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。