有源低通濾波器(LPF)

發(fā)布時(shí)間:2024-01-20
1. 有源低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)
通帶增益:通頻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù),對(duì)lpf講,它是信號(hào)頻率時(shí)的電壓增益。
時(shí)
一個(gè)簡(jiǎn)單的二階低通有源濾波器:
電路由二級(jí)無(wú)源rc低通濾波器加運(yùn)放組成。
濾波效果由二級(jí)無(wú)源rc網(wǎng)絡(luò)決定,運(yùn)放提供增益以及提高帶負(fù)載能力。
優(yōu)點(diǎn):負(fù)載不直接與rc網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接,而通過(guò)高輸入電阻,低輸出電阻的運(yùn)放連接,其rc網(wǎng)絡(luò)的濾波性能不受負(fù)載的影響。電路除有濾波功能外,還有放大作用。
通帶增益的計(jì)算:當(dāng)f=0時(shí) ,c1、c2可視作開路 ,所以電路是一個(gè)同相比例放大器,其通帶增益為:
要分析它的濾波效果時(shí),先求出電路增益的傳遞函數(shù),根據(jù)電路原理有:
,
令c1=c2=c時(shí),聯(lián)立上述三個(gè)方程,解得該電路電壓增益拉氏表示的傳遞函數(shù)如下:
通帶截止頻率求?。?br> 將上式中s換成, 并令,則
根據(jù)截止頻率的定義,當(dāng)時(shí),上式右邊分母之模為 (上限頻率對(duì)應(yīng)的增益下降到中頻時(shí)的0.707倍)
即:
解得:
由上式畫出折線化幅頻特性如圖所示:
從波特圖可知:二階低通有源濾波器(lpf)在時(shí),特性近似以-40db/十倍頻程斜率下降,比一階下降快了。但還不夠,還應(yīng)進(jìn)一步向理想逼近。
2. 二階壓控電壓源lpf
它與普通二階低通有源濾波器不同的地方是c1電容不接地,而是連接到電路的輸出端了。這樣連的思路是:在f0附近形成一定的正反饋,使該點(diǎn)頻率附近的特性起峰來(lái)改善濾波效果。
⑴ 通帶增益
根據(jù)定義,它為時(shí)的電壓增益。
⑵ 傳遞函數(shù):,
節(jié)點(diǎn)1方程:
聯(lián)立解后得傳遞函數(shù):
式子說(shuō)明,通帶增益應(yīng)小于3,否則系統(tǒng)將會(huì)不穩(wěn)定。
⑶ 頻率特性
將上式中s換成, 并令則。
比較該式與前面二階低通濾波器頻率特性,只是分母虛部的系數(shù)不同。所以,在f<<fo和f>>fo時(shí),兩式近似相等,只有在fo附近起峰。當(dāng)f=fo時(shí),增益的復(fù)數(shù)表達(dá)式為,
其模為
電路的品質(zhì)因素,時(shí)的模與通帶增益比,所以有。
表達(dá)式用q聯(lián)系后有。
由此畫出的幅頻特性為:
從波特圖可知,它的濾波特性比普通的要好一些。
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