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1、-有源低通滤波器(LPF)1 低通滤波器的主要技术指标1通带增益Avp 通带增益是指滤波器在通频带的电压放大倍数，如图3所示。性能良好的LPF通带的幅频特性曲线是平坦的，阻带的电压放大倍数根本为零。2通带截止频率fp 其定义与放大电路的上限截止频率一样，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。图3 LPF的幅频特性曲线2 简单一阶低通有源滤波器 一阶低通滤波器的电路如图4所示，其幅频特性见图5，图中虚线为理想的情况，实线为实际的情况。特点是电路简单，阻带衰减太慢，选择性较差。 图4 一阶LPF 图5 一阶LPF的幅频特性曲线当f = 0时，电容器可视为开路，通带的
2、增益为 一阶低通滤波器的传递函数如下 ， 其中 该传递函数式的样子与一节RC低通环节的增益频率表达式差不多，只是缺少通带增益Avp这一项。3 简单二阶低通有源滤波器 为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节RC低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。二阶LPF的电路图如图6所示，幅频特性曲线如图7所示。 图6 二阶LPF 图7 二阶LPF的幅频特性曲线 1通带增益 当f = 0时，各电容器可视为开路，通带的增益为 2二阶低通有源滤波器传递函数根据图8-2.06可以写出 通常有 ，联立求解以上三式，可得滤波器的传递函数 (3)通带截止频率 将
3、s换成j，令02f0=1/(RC)可得 当f=fp 时，上式分母的模 解得截止频率： 与理想的二阶波特图相比，在超过f0以后，幅频特性以-40 dB/dec的速率下降，比一阶的下降快。但在通带截止频率fpf0之间幅频特性下降的还不够快。4 二阶压控型低通有源滤波器1二阶压控型LPF二阶压控型低通有源滤波器如图8所示。其中的一个电容器C1原来是接地的，现在改接到输出端。显然，C1的改接不影响通带增益。 图8 二阶压控型LPF 图9 二阶压控型LPF的幅频特性2二阶压控型LPF的传递函数 对于节点N，可以列出以下方程 联立求解以上三式，可得LPF的传递函数 上式说明，该滤波器的通带增益应小于3，才
4、能保障电路稳定工作。3频率响应由传递函数可以写出频率响应的表达式 当f=f0时，上式可以化简为 定义有源滤波器的品质因数Q值为f=f0时的电压放大倍数的模与通带增益之比 以上两式说明，当2Avp1，在f=f0处的电压增益将大于Avp，幅频特性在f=f0处将抬高，具体请参阅图9。当Avp3时，Q=，有源滤波器自激。由于将C1接到输出端，等于在高频端给LPF加了一点正反应，所以在高频端的放大倍数有所抬高，甚至可能引起自激。5 二阶反相型低通有源滤波器二阶反相型LPF如图8-2.10所示，它是在反相比例积分器的输入端再加一节RC低通电路而构成。二阶反相型LPF的改良电路如图8-2.11所示。 图10 反相型二阶LPF 图11 多路反应反相型二阶LPF由图11可知 对于节点N，可以列出以下方程 传递函数为 频率响应为 以上各式中. z.
