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1、 有 源 滤 波 电 路 探 讨指导教师： 学生姓名： 专业班级： 学生学号：2012 年 05 月 11 日许昌职业技术学院摘要论文题目：有 源 滤 波 电 路 探 讨 专 业：机电一体化 指导教师： 摘要伴随着电力电子技术的进步，有源电力滤波器以其巨大的技术优势、强大功能，价格也也逐渐下降，它是同相放大电路的输出电阻为零;对负载有隔离作用，从而保证滤波器的频率特性不会随负载变化，因此在工业应用发展上起着巨大的作用。本文主要对滤波电路的进行了概述，并对其工作原理进行分析，对有源和无源滤波器的区别进行了总结，包括对有源滤波器的电路的设计，最后对有源滤波器的未来进行了概述。关 键 词：有源滤波电
2、路、低通、高通、工作原理目录目录第 1 章 引言 .11.1 引言 .1第 2 章 滤波电路的概述 .22.1 滤波电路的认识 .22.2 滤波电路的分类 .22.3 滤波器的主要技术指标 .32.3.1 通带增益 Avp .32.3.2 通带截止频率 fp.32.4 滤波电路原理分析 .32.4.1 波的基本概念 .32.4.2 低通滤波器 .42.4.3 高通滤波器 .72.4.4 一阶有源滤波电路 .72.4.5 二阶有源滤波电路 .8第 3 章 有源和无源滤波器的区别 .11第 4 章 有源滤波电路的设计 .134.1 有源滤波器的结构原理 .134.2 谐波信号检测电路 .134.3
3、 有源电力滤波器的噪声和干扰抑制 .144.4 有源滤波器的主电路及接入方式 .144.4.1 并联型有源电力滤波器 .154.4.2 串联型有源电力滤波器 .15第 5 章 有源滤波器发展前景 .17第 6 章 结论 .18参考文献 .19致 谢 .20第 1 章 引言1第 1 章 引言1.1 引言滤波器技术在计算机测控技术、通信、数据采集等领域均有广泛的应用。如在通信领域中为获得最高信噪比所设置的匹配滤波器和为减少基带传输过程中的码间串扰所设置的均衡器；在数据采集中所设置的限带抗混迭滤波和 D/A 转化后的平滑滤波；以及在语音识别的研究，为提取语音频谱而设置的带通滤波器组等。在信号频率动态
4、范围不宽的场合，设定固定截止频率的滤波器技术已很成熟，但在许多工程应用领域，信号频率动态范围往往很宽，如在 0.1Hz 20kHz 之间变化，因此，有必要采用多种截止频率的滤波器，用程控方法对频率宽动态范围的信号进行滤波。传统的方法是用电阻、电容以及运放构成，并通过模拟开关选取不同的阻值以实现截止频率的改变，但这样的分布参数较大，截止频率精度不高，电路复杂。而数字滤波器需要 A/D 和 D/A 转换，在成本和微型化方面存在着不足。本系统设计采用了新型的单片滤波电路开关电容滤波器（SFC）集成电路，设计出了可以通过编程改变截止频率的滤波器系统，满足了对滤波器灵活应用的要求。SFC 电路的实质是采
5、样数据系统， SFC 虽然在离散域工作，但属于模拟滤波器之列，直接处理模拟连续信号，与数字滤波器相比，省去了A/D、D/A 装置，这也是 SFC 能很快进入应用的原因之一，拥有传统模拟滤波器低成本，低功耗的优势，又具有数字滤波器灵活参数设置的特性，具有广阔的应用前景。随着对微型化要求的日益提高，滤波器的全集成化问题摆在了人们的面前。早期的无源 LC 滤波器，低频应用时电感所占体积很大，并且不易集成。因此随着集成电路技术的发展，特别是运算放大器的问世，有源 RC 滤波器的使用越来越广泛。相对于无源 LC 滤波器来说，有源 RC 滤波器无电感，因而便于小型化和集成化 有源 RC 滤波器的性能与电阻
6、电容乘积 RC 有关，但集成电阻精度和稳定性都很差，因此集成的 RC 滤波器性能不高。这样迫切需要新型的滤波集成电路。开关电容滤波器(Switched Capactor Filter 简称 SCF)集成电路正是在这种情况下出现并获得越来越多的重视的。在 SCF 中开关电容 C 替代了原来 RC 滤波器中的电阻 R。这样滤波器的特性仅取决于开关频率和网络中的电容比。由于单片硅上实现精确而稳定的电容比较为容易，采用特种工艺，其精度通常可达001，因此单片 SCF 集成电路作为一种全集成化滤波器非常引入注目。第 2 章 滤波电路的概述2第 2 章 滤波电路的概述滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波
7、，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器 C，或与负载串联电感器 L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。2.1 滤波电路的认识交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是大小（电流强度）还是处在不断地变化之中。这种脉动直流一般是不能直接用来给无线电装供电的。要把脉动直流变成波形平滑的直流，还需要再做一番“ 填平取齐” 的工作，这便是滤波。换句话说，滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电经过整流后的电源电压虽然没有交流变化成分，但其脉动较大，需要经过滤波电路消除其脉动成分，使其更接近于直流。滤波的方法一般采用无源元件电容或电感，利用其对电
8、压，电流的储能特性达到滤波的目的。 由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器 C 在电源供给的电压升高时，能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，即电容 C 具有平波的作用；与负载串联的电感L，当电源供给的电流增加（由电源电压增加引起）时，它把能量储存起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感 L 也有平波作用。滤波电路形式很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式（电容器 C 接在最前面）和电感输入式（电感器 L 接在最前面）。前一种滤波电路多用于小功率电源中，而后一种滤波电路多用于较大功率电源中（而且当电流很大时，仅用
9、一电感器与负载串联）。2.2 滤波电路的分类滤波电路的分类:(按工作频率的不同)低通滤波器:允许低频率的信号通过，将高频信号衰减。高通滤波器:允许高频信号通过，将低频信号衰减。带通滤波器:允许一定频带范围内的信号通过，将此频带外的信号衰减。带阻滤波器:阻止某一频带范围内的信号通过，而允许此频带以外的信号衰减。许昌职业技术学院论文32.3 滤波器的主要技术指标2.3.1 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，如图 3 所示。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。2.3.2 通带截止频率 fp其定义与放大电路的上限截止频率相同，见图 3。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2.4 滤波电路原理分析2.4.1 波的基本概念滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波分经典滤波和现代滤波。经典滤波的概念，是根据富立叶分析和变换提出的一个工程概念。根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看
