1-5有源滤波器
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上节课内容提要
一、波形整形电路 波 路——单 单稳态触发器 发 特点：只有一个稳定状态； 构成：555定时器； 应用 控制 延时 整形等 应用：控制、延时、整形等。
二、非正弦波振荡电路 1、矩形波振荡电路 矩形波振荡电路 电路结构：施密特触发器+RC定时电路 参数分析：幅度、周期、占空比 2、三角波振荡电路 电路结构:施密特触发器+积分器； 工作原理分析； 参数分析：幅度、周期（频率）。
1.5 有 源 滤 波 器（书9.19.3节）
1.5.1 滤波器的基本概念（书9.1节） 1 5 2 一阶有源滤波电路（书 1.5.2 阶有源滤波电路（书9 9.2 2节） 1.5.3 二阶有源滤波电路（书9.3节）
1.5.1 滤波器的基本概念 一、频率响应（频率特性）
放大电路的增益与频率的关系 幅度频率特性 相位频率特性
相频特性是描绘输出信号与输入 信号之间相位差随频率变化而变化 的规律。
即 ⋅ ⋅
& = ∠U o − ∠U i = f (ω ) ∠A
2012-3-7 3
幅频特性是描绘输入信号幅度 固定，输出信号的幅度随频率变化 ⋅ ⋅ 而变化的规律 即 ⋅ 而变化的规律。
即
A = U o / U i = f (ω )
二、典型频率特性曲线： 、典型频率特性曲线：
& 1、 A usm ：中频放大倍数 2、fL : 下限截止频率（下边频） 半功 3、fH : 上限截止频率（上边频） 率点 4、Δ f : 通频带（BW）
波特图（Bode） 特点： 折线化 对数分度
（扩大视野）
dB(decibel):分贝 Au(db)=20logAu Au(db) 20logAu Au: 10 102 103 10-1 10-2 1 2 Au(db): 20 40 60 -20 -40 -3 优点：1、乘→加 2012-3-7 2、人耳对声能的辨别能力与其对数成正比
5
三.
滤波器
保留有用的频率分量，剔除无用的频率分量的元 保留有用的频率分量 剔除无用的频率分量的元 器件。
1. 滤波器的分类 有源滤波器实际上是 种具有特定频率响应的放 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。
无源元件而构成的 通常有源滤波器分为： 低通滤波器（LPF） 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF） 它们的幅度频率特性曲线如图所示。
2. 滤波器的用途
滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成 分 例如 有一个较低频率的信号 分，例如，有 个较低频率的信号，其中包含 其中包含 一些较高频率成分的干扰。
滤波过程如图所示。
3. 滤波器的传递函数
一阶低通网络
1 U o (s) 1 A( s ) = = = = RC U i ( s ) R + 1 1 + sRC s + 1 sC RC
1 sC C
ωo 1 ωo = ⇒ A( s ) = RC s + ωo
截止频率
ω0 A(s ) = s + ω0 ω0 1 A(s ) = A( jω ) = = 2 jω + ω 0 ⎛ω ⎞ ⎜ ⎜ω ⎟ ⎟ +1 ⎝ 0⎠
⎡ A(s )(dB) = −20 lg ⎢ ⎢ ⎣ ⎛ω ⎞ ϕ = −arctg⎜ ⎜ω ⎟ ⎟ ⎝ 0⎠ ⎤ ⎛ω ⎞ ⎥ ⎜ ⎟ + 1 ⎜ω ⎟ ⎥ ⎝ 0⎠ ⎦
2
一阶高通网络
1U ()()11()o i s s R
A s U s R s sC RC
===
++
1()o o
s A s RC s ωω=⇒=
+⎡截止频率
()()⎥⎥
⎤⎢⎢⎟⎠⎞⎜⎝⎛
+−=ωω201lg 20dB s A ⎟
⎠
⎞
⎜⎝⎛=⎦
⎣ωωϕ0arctg
1 LC
4.滤波器的主要技术指标（1）通带增益A u f
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f o
与放大电路的截止频率相同。
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。
152阶有源滤波电路1.5.2.一阶有源滤波电路
一阶低通滤波器的电路如图。
u
1o
u
o 时，通带内的增益
图中虚线为理想的情况，实线为实际的情况。
特点是电路简单，阻带衰减太慢，况特点是电路简单阻带衰减太慢
选择性较差。
1.5.3. 二阶有源滤波电路
1. 二阶低通有源滤波电路
为了改善滤波效果，再加一节RC低通滤波环节构成简单的二阶有源滤波电路
滤波环节，构成简单的二阶有源滤波电路。
（1）通带增益
f
1R A =+
uf R
（2）传递函数
1o ()()()1
uf U s A U s +==()12
N I 1()()
11R sC sC U s U s +=∥()N 2()()
1U s U s sC R
++12
[()]
R R sC sC ++∥
二阶压控型低通滤波器
（1）二阶压控LPF
二阶压控型低通有源滤波器如图所示。
其中的一个电容器C1原来是接地的，现在改接到输出端。
显然C1的改接不影响通带增益。
可以列出方程
()()
−
U s U s
定义有源滤波器的等效品质因数Q 值
1Q =−3uf
A uf A A f =&200
11()j Q u f f f −+
2二阶压控型有源高通滤波器的电路图
2.
二阶高通有源滤波器(HPF)
2
2)uf sCR A +)()sCR sCR
通的上限截止频率。
反之则为带阻滤波器。
ω⋅
o o o A f A BW ===
2
⎡⎤1j A ω⎛⎞⎢⎥+
（二）理想运放
1、线性区：虚短和
线性区：“虚短”和“虚断”
2、非线性区：正、负最
非线性区正负最大值
集放算
二、集成运放运算电路
1、比例运算，加减运算，微分和积分运算
2、掌握基本电路的构成、电路的分析方法（利用运放工作在线性区的特性）注意（利用运放工作在线性区的特性），注意分析结果是否反映物理本质（输出信号与输入信号间的关系）。
波放线性
三、波形整形电路（运放的非线性应用）
1、比较器和555定时器的电路结构、工作原理、分析方法。
施密特触发器和单稳态触发器的工作原理2、施密特触发器和单稳态触发器的工作原理、分析方法。
波荡
四、非正弦波振荡电路
1、矩形波和三角波
2、掌握工作原理、分析方法和参数分析。
五有源滤波器
五、有源滤波器
1、基本概念：频率响应、滤波器的分类。
2、滤波器的指标：通带增益、截止频率。
3、滤波器的分析方法：传递函数及频率特性曲线。
4、有源滤波器的优点：能够放大A u f；
带负载后不改变通频带。
带负载后不改变通频带高阶滤波器的优点：选频特性好。
上节课内容提要
二、有源滤波器的基本概念
有源滤波器的基本概念
频率频率特性
1、频率响应（频率特性）；
2、频率特性曲线及波特图；
3、滤波器的分类、用途及传递函数。
滤波器的分类用途及传递函数。
