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1、滤波器和衰减器的电路设计一、滤波器影象参数法的设计滤波器是一种典型的选频电路，在给定的频段内，理论上它能让信号无衰减地通过电路， 这一段称为通带外的其他信号将受到很大的衰减，具有很大衰减的频段称为阻带，通带与 阻带的交界频率称为截止频率，对滤波器的基本要求是：（1）通带内信号的衰减要小，阻 带内信号的衰减要大，由通带过渡到阻带的衰减特性陡直上升；（2）通带内的特性阻抗要 恒为常数，以便于阻抗匹配。 滤波器的分类如下： 滤波器：1、无源滤波器 2、有源滤波器， 无源滤波器又分为：RC 滤波器和 LC 滤波器， RC 滤波器又分为：1 低通 RC 滤波器 2 高通 RC 滤波器 3 带通 RC 滤
2、波器 LC 滤波器又分为：1 低通 LC 滤波器 2 高通 LC 滤波器 3 带阻 LC 滤波器 4 带通 LC 滤 波器 有源滤波器又分为：1 有源高通滤波器 2 有源低通滤波器 3 有源带通滤波器 4 有源带阻 滤波器 目前滤波器的分析和设计方法有两种：一是影像参数分析法，二是工作参数分析法（又称 综合法） 。前者设计简单，易于掌握，但这种滤波器的实测滤波特性与理论上的预定特性差 别较大，在通带内又不能取得良好阻抗匹配，很难满足对滤波特性精度高的要求；后者是 以网络综合理论为基础的分析方法，它选区找出与理想滤波特性相近似的网络函数，然后 根据综合方法实现该网络函数，由这种方法设计出来的滤波
3、器，实测的滤波特性与理论预 定特性十分接近，所以适合于高精度的滤波器设计要求。 1.RC 滤波器见表一表一RC 滤波器高通滤波器低通滤波器带通滤波器多级滤波器电路(a)(b)(c)(d)计 算 公 式三分 贝fc1/6.28RCfc1/6.28RCfL1/6.28C2(RL+RB) fH(RL+RB)/6.28C1RLRB一 分 贝fc1/3.2RCfc1/3.2RCfL1/3.2C2(RL+RB) fH(RL+RB)/3.2C1RLRB计算实例已知：fc=10kHz R=1k 则 3 分贝的电容值为: C1/6.28fcR =1/6.281010 10 0.015F已知 fc=1kHZ R=
4、3k 则 3 分贝的电容值为: C1/6.28fcR =1/6.281010 10 0.015F已知：fH=200kHz,fL=15kHz 输入阻抗为 10，输出阻抗为 5k 输入端和输出端要阻抗匹配 令 RL=10k,RB=5k,若按 3 分贝公式计算，则 C(RL+RB)/6.28fHRLRB=(10+5)10/6.282001010510=240pF C21/6.281510(10+5)10680pF特点RC 滤波器适用于滤除音频信号的一种简单滤波器，由于电容器的电抗随频率升高而减小， 所以若串臂接电容 C，并臂接电阻 R 就构成了高通滤波器低通滤波器的串臂接电阻 R，并臂接电容 C，由
5、于电容器的容抗随频率升高而减小，所以 信号的高频成分不能通过滤波器fL 为下限截止频率，fH 为上限截止频率，通常 fH10fL 以上，才能避免组合电路之间的 显著干扰由于单级 RC 滤波器的过滤特性缓慢，若要暗加过滤特性的陡度可使用多级的 RC 滤波器，由图可见，每增加一级 RC 滤波器，其截止频率上的分贝衰减量将增加 16dB注明上述公式的单位是：R、RL、RB 为 ，C、C1、C2、为 F，fc、fL、fH 为 Hz2.LC 滤波器 LC 滤波器适用于高频信号的滤波，它由电感 L 和电容 C 所组成，由于感抗随频率增加而 增加，而容抗随频率增加而减小，因此 LC 低通滤波器的串臂接电感，
6、并臂接电容，高通 滤波器的 L、C 位置，则与它相反，通常，LC 滤波器有两类，一是定 K 式 LC 滤波器，二 是 m 推演式 LC 滤波器。 K 式滤波器是指串臂阻抗 Z1 和并臂阻抗 Z2 的乘积是一个不随频率变化的常数 K。由于 K 的量纲为电阻，所以又写成 K=RZ1Z2，表二列出四种 K 式滤波器（低通、高通、带通、 带阻）的滤波特性曲线及计算公式。表中 a 为衰减函数，单位为奈培（Np)或分贝（dB） （1dB=0.12Np)。b 为相移函数，单位为弧度，从表中可见：K 式滤波器存在两个主要缺点： （1）在通带内影像阻抗 Zc 随频率变化较大，从而造成阻抗匹配困难， （2）截止频
7、率上的 滤波特性不够陡直，要克服这些缺陷，就要采用 m 式滤波器或采用 m 式和 K 式组成的混 合滤波器。 m 式滤波器是从 K 式滤波器演变过来，如图一。若在图（a）K 式滤波器的并臂中串入一 个与串臂同性质的电抗，促使它的截止频率附近出现串联谐振，由于谐振点处的衰减量趋 向无限大，因而使截止频率上的滤波特性陡直地上升。由图（a）K 式 T 型滤波器演变为图 （b）的波波器，称为 T 型串联 m 式滤波器。同理，也可在 K 式 型并联 m 式滤波器 图 C 是 m 式低通滤波器的衰减特性。m 取值为 1，即为原型定 K 滤波器，m 值愈小，则进 入阻带后的衰减曲线愈陡直上升，但过无限大衰减频率后衰减却急剧下降，面 K 式（即 m=1）滤波器的衰减特性则随频率的增高而单调上升，若将 m 式与 K 式级联使用，取长补 短就能就能得到更佳的衰减特性图 1 图 2 是将 T 型串联 m 式滤波器从 O、O之间劈开两半，从而得到两个半节的 T 型串联，m 式滤波器， 。从 O、O两端往左或右看进去的阻抗均为 Zm，Zm 称为倒 L 型串联 m 式滤 波器的影像阻抗。图 3 示出 Zm 随频率变化的情况，当 m=0.6 时，Zm 在通带内基本上 恒为常驻数而倒 L 滤波器的联滤波器的首尾两边，就能使滤波器与信号源及负载得良好的 阻抗匹配。图 2 图 3
