模擬有源濾波器

發(fā)布時間:2024-02-27
1.描述濾波器的動態(tài)特性的有3種形式:
(1)單位沖激響應(yīng):
x(t)=δ(t),y(t)=h(t)
(2)傳遞函數(shù)
(3)頻率特性
2.濾波器的種類
有源濾波器按幅頻特性可分為低通、高通、帶通和帶阻4種類型。
(1)低通濾波器(lowpass filter):低于截止頻率fc的頻率可以通過,高頻率成份被濾掉。
(2)高通濾波器(highpass filter):高于截止頻率fc的頻率可以通過,低頻成份被濾掉。
(3)帶通濾波器(bandpass filter):只有高于fl低于fh的頻率可以通過,其它成份均被濾掉。
(4)帶阻濾波器(bandreject filter):在fl與fh之間的頻率被濾掉,其它成份均可以通過。作為特例,只有特定頻率成分可以通過的濾波器被稱為陷波濾波器(notch filter)。
類 型
傳 遞 函 數(shù)
性 能 參 數(shù)
低通
h0:任意增益因子 ?
wc:低通、高通濾波器截止角頻率 ?
w0 :帶通、帶阻中心頻率 q:品質(zhì)因素
高通
帶通
帶阻
3.濾波器的階數(shù)和特性
巴特沃思: 通帶內(nèi)幅頻曲線的幅度平坦,最平幅度逼近,相移與頻率的關(guān)系不是很線性的,階躍響應(yīng)有過沖。
切比雪夫: 下降最陡,但通帶之間幅頻曲線有波紋。
貝塞爾:相移和頻率之間有良好的線性關(guān)系,階躍響應(yīng)過沖小,但幅頻曲線的下降陡度較差。
4.濾波器的電路結(jié)構(gòu)
無限增益多重反饋濾波器電路
電壓控制電壓源(vcvs)電路
典型濾波器的設(shè)計
例2.1-1 二階無限增益多重反饋低通濾波器的設(shè)計。假設(shè)濾波器的通帶增益a0=1,截止頻率fc=3.4khz,q為0.707。
電路結(jié)構(gòu)
傳遞函數(shù)
解:
與比較
令c1=nc2 ,a0= 則
代入q的表達(dá)式
得:
取n=4q2(1+a0),上式可進(jìn)一步簡化為:
令可得到濾波器中各項參數(shù)的計算公式為
c1=4q2(1+a0)c2
r1=r0/(2q a0)
r2= a0×r1
r3= r0/[2q (1+a0)]
由此可見,只要確定c2的值,其余的參數(shù)可隨之確定。
(1)首先決定c2的容量,再根據(jù)電容容量,用r0=1/2πfcc2公式計算基準(zhǔn)電阻r0。選取c2值為2200pf,則基準(zhǔn)電阻r0=1/2πfcc2=21.29kω。
(2)計算c1的電容值,c1=4q2(1+a0)c0=8797 pf
(3)計算r1的電阻值,r1=r0/(2q a0)=15.05 kω
(4)計算r2的電阻值,r2= a0×r1=15.05 kω
(5)計算r3的電阻值,r3= r0/[2q (1+a0)]=7.53 kω
各電阻、電容取標(biāo)稱值以后濾波器原理圖
二階低通濾波器幅頻特性仿真結(jié)果
例2.1-2 二階無限增益多重反饋高通濾波器的設(shè)計。設(shè)濾波器通帶增益a0=1,截止頻率fc=300hz,q為0.707。
解:取基準(zhǔn)電容c0=0.033uf,則基準(zhǔn)電阻r0=1/(2πfcc0)=16.076kω,
c1=c2=c0=1/(2πfcr0)=0.033uf
c3= c0/a0=0.033uf
r1=r0/[q(2+1/a0)]=7.58 kω
r2=r0q(1+2a0)]=34.097kω
各電阻、電容取標(biāo)稱值以后濾波器原理圖
二階高通濾波器幅頻特性仿真結(jié)果
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