模電第10章有源濾波電路習(xí)題.pdf

一 概述 二 低通濾波器 三 高通 帶通 帶阻濾波器 一 概述 二 低通濾波器 三 高通 帶通 帶阻濾波器 第十章 有源有源濾波電路 模電7 3 1 濾波 使指定頻段的信號順利通過 其它頻率的信號被衰減 使指定頻段的信號順利通過 其它頻率的信號被衰減 2 濾波電路的種類 低通濾波器 低通濾波器 LPF 通帶放大倍數(shù)通帶放大倍數(shù) 通帶截止頻率通帶截止頻率下降速率下降速率 理想幅頻特性 無過渡帶 理想幅頻特性 無過渡帶 一 概述 高通濾波器 高通濾波器 HPF 帶通濾波器 帶通濾波器 BPF 帶阻濾波器 帶阻濾波器 BEF 全通濾波器 全通濾波器 APF 理想濾波器的幅頻特性 阻容耦合阻容耦合 選頻電路選頻電路 抗已知頻率的干擾抗已知頻率的干擾 f 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 p pp j1 1 2 1 1 f f A RC fA u u 空載 p p L p L L p j1 2 1 f f A A CRR f RR R A u u u 帶載 空載時空載時 帶負(fù)載時帶負(fù)載時 3 無源濾波電路和有源濾波電路 負(fù)載變化 通 帶放大倍數(shù)和截 止頻率均變化 負(fù)載變化 通 帶放大倍數(shù)和截 止頻率均變化 無源濾波電路的濾波參數(shù)隨負(fù)載變化 有源濾波電路的 濾波參數(shù) 無源濾波電路的濾波參數(shù)隨負(fù)載變化 有源濾波電路的 濾波參數(shù)可以不隨可以不隨負(fù)載變化 還可以有放大 無源濾波電路可用于高電壓大電流 如直流電源中的濾 波電路 有源濾波電路是信號處理電路 其輸出電壓和電 流的大小受有源元件自身參數(shù)和供電電源的限制 負(fù)載變化 還可以有放大 無源濾波電路可用于高電壓大電流 如直流電源中的濾 波電路 有源濾波電路是信號處理電路 其輸出電壓和電 流的大小受有源元件自身參數(shù)和供電電源的限制 有源濾波電路 用電壓跟隨 器隔離濾波電 路與負(fù)載電阻 用電壓跟隨 器隔離濾波電 路與負(fù)載電阻 二 低通濾波器 求解傳遞函數(shù)時 只需將放大倍數(shù)中的求解傳遞函數(shù)時 只需將放大倍數(shù)中的 j 用用 s 取代即可 取代即可 s 的方次稱為階數(shù) 的方次稱為階數(shù) 1 2 p 1 R R Au RC f 2 1 p p p j1 f f A A u u 頻率趨于頻率趨于0時的放大 倍數(shù)為通帶放大倍數(shù) 時的放大 倍數(shù)為通帶放大倍數(shù) 決定于決定于RC環(huán)節(jié)環(huán)節(jié) 表明進(jìn)入高頻段 的下降速率為 表明進(jìn)入高頻段 的下降速率為 20dB 十倍頻十倍頻 1 一階電路 1 一階電路 1 同相輸入 經(jīng)拉氏變換得電 路的 經(jīng)拉氏變換得電 路的傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) sRCR R sC R sC R R sU sU sAu 1 1 1 1 1 1 1 2 1 f i o 一階電路一階電路 1 同相輸入 1 一階電路 幅頻特性 1 一階電路 幅頻特性 2 1 j1 1 p p p 1 2 p RC f f f A A R R A u u u 為了使過渡帶變窄 需 采用多階濾波器 即增加 為了使過渡帶變窄 需 采用多階濾波器 即增加 RC環(huán)節(jié) 環(huán)節(jié) 2 簡單二階LPF 2 簡單二階LPF M 2 2 P i 11 21 M j 1 j 1 j 1 j 1 j 1 j 1 U C R C U U C R C R C R C U j3 1 1 1 0 2 0 1 2 f f f f R R Au 截止頻率截止頻率 fp 0 37f0 RC f 2 1 0 特征頻率特征頻率 分析方法 電路引入了負(fù)反饋 具有分析方法 電路引入了負(fù)反饋 具有 虛短虛短 和和 虛斷虛斷 的特 點(diǎn)利用節(jié)點(diǎn)電流法求解輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系 的特 點(diǎn)利用節(jié)點(diǎn)電流法求解輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系 C1 C2 3 壓控電壓源二階LPF 3 壓控電壓源二階LPF 引入正反饋引入正反饋 為使為使 fp f0 且在 且在f f0時幅頻特性按 時幅頻特性按 40dB 十倍頻下降 十倍頻下降 f 0時 時 C1斷路 正反饋 斷開 放大倍數(shù)為通帶放大 倍數(shù) 斷路 正反饋 斷開 放大倍數(shù)為通帶放大 倍數(shù) f C2短路 正反饋 不起作用 放大倍數(shù) 短路 正反饋 不起作用 放大倍數(shù) 0 因而有可能在 因而有可能在f f 0時放大倍數(shù)等于或大于通帶放大倍數(shù) 對于不同頻率的信號正反饋的強(qiáng)弱不同 時放大倍數(shù)等于或大于通帶放大倍數(shù) 對于不同頻率的信號正反饋的強(qiáng)弱不同 C1 C2 2 反相輸入低通濾波器 即 uu Af CR A 0 j 1 1 12p RRAu H f 積分運(yùn)算電路的電壓放大倍數(shù)為 加 積分運(yùn)算電路的電壓放大倍數(shù)為 加R2后后 CR ff f f R R Au 2 0p 0 1 2 2 1 j1 1 需有電阻構(gòu)成的 負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)來確定 通帶放大倍數(shù) 需有電阻構(gòu)成的 負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)來確定 通帶放大倍數(shù) 12 lg20RR O O O 三 高通 帶通 帶阻有源濾波器 與與LPF有對偶性 將有對偶性 將LPF的電阻和電容互換 就可得一階的電阻和電容互換 就可得一階 HPF 簡單二階 簡單二階HPF 壓控電壓源二階 壓控電壓源二階HPF電路 電路 2 帶通濾波器 BPF 3 帶阻濾波器 BEF fH fLfH fL 1 高通濾波器 HPF 運(yùn)算電路與有源濾波器的比較 相同之處相同之處 電路中均引入深度負(fù)反饋 因而集成運(yùn)放均工作在 線性區(qū) 電路中均引入深度負(fù)反饋 因而集成運(yùn)放均工作在 線性區(qū) 均具有均具有 虛短虛短 和和 虛斷虛斷 的特點(diǎn) 均可用節(jié)點(diǎn)電流法 求解電路 的特點(diǎn) 均可用節(jié)點(diǎn)電流法 求解電路 不同之處不同之處 運(yùn)算電路研究的是運(yùn)算電路研究的是時域問題時域問題 有源濾波電路研究的 是 有源濾波電路研究的 是頻域問題頻域問題 測試時 前者是在輸入信號頻率不變 或直流信號下測量輸出電壓與輸入電壓有效值或幅 值的關(guān)系 后者是在輸入電壓幅值不變的情況下測 量輸出電壓幅值與輸入電壓頻率的關(guān)系 測試時 前者是在輸入信號頻率不變 或直流信號下測量輸出電壓與輸入電壓有效值或幅 值的關(guān)系 后者是在輸入電壓幅值不變的情況下測 量輸出電壓幅值與輸入電壓頻率的關(guān)系 運(yùn)算電路用運(yùn)算關(guān)系式描述輸出電壓與輸入運(yùn)算電路用運(yùn)算關(guān)系式描述輸出電壓與輸入電壓的 關(guān)系 電壓的 關(guān)系 有源濾波器用電壓放大倍數(shù)的 有源濾波器用電壓放大倍數(shù)的幅頻特性幅頻特性描述 濾波特性 描述 濾波特性 7 19在下列各種情況下 應(yīng)分別采用哪種類型 低通 高通 帶通 帶阻 的濾波電路 1 抑制50 7 19在下列各種情況下 應(yīng)分別采用哪種類型 低通 高通 帶通 帶阻 的濾波電路 1 抑制50HzHz交流電源的干擾 2 處理具有1 交流電源的干擾 2 處理具有1HzHz固定頻率的有用信號 3 從輸入信號中取出低于2 固定頻率的有用信號 3 從輸入信號中取出低于2kHzkHz的信號 4 抑制頻率為100 的信號 4 抑制頻率為100kHzkHz以上的高頻干擾 解 以上的高頻干擾 解 1 帶阻帶阻濾波器濾波器 2 帶通帶通濾波器濾波器 3 低通低通濾波器濾波器 4 低通低通濾波器濾波器 解 解 a 7 20試說明圖示各電路屬于哪種類型的濾波電路 是幾階濾波電路 7 20試說明圖示各電路屬于哪種類型的濾波電路 是幾階濾波電路 電路為電路為一階一階高通高通濾波器濾波器 7 20試說明圖示各電路屬于哪種類型的濾波電路 是幾階濾波電路 7 20試說明圖示各電路屬于哪種類型的濾波電路 是幾階濾波電路 b 電路為電路為二階二階高通高通濾波器濾波器 7 20試說明圖示各電路