无源滤波电路和有源滤波电路

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1、-三、无源滤波电路和有源滤波电路三、无源滤波电路和有源滤波电路无源滤波电路：若滤波电路仅由无源元件(电阻、电容、电感）组成。有源滤波电路:若滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件(双极型管、单极型管、集成运放)组成。1 无源低通滤波器如图所示为 RC 低通滤波器及其幅频特性， 当信号频率趋于零时，电容的容抗趋于无穷大，故低频信号顺利通过。带负载后，通带放大倍数的数值减小，通带截止频率升高。可见，无源滤波电路的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化，这一缺点不符合信号处理的要求，因而产生有源滤波器。2.有源滤波电路为了使负载不影响滤波特性， 可在无源滤波电路和负载之间加一个高输入电阻低输出电阻的隔

2、离电路， 最简单的方法是加一个电压跟随器，如右图所示， 这样就构成了有源滤波电路。在理想运放的条件下，由于电压跟随器的输入电阻为无穷大，输出电阻为零，因而仅决定于 RC 的取值。输出电压=，负载变化，输出不变。有源滤波必须在合适的直流电源供电的情况下才能起作用，还可以放大，只适合于信号处理，不适合高电压大电流的负载。R R低通滤波器的响应特性低通滤波器的响应特性-曲电阻(R)和电容(C）构成的 RC 电路是电子电路中使用最多的电路。首先,研究简单的 RC 电路的特性，针对在 COS 数字电路中的应用进行实验。图 1 是各使用一个电阻、一个电容的 R电路。这种电路从频率轴来看,可作为 1 次低通

3、滤波器处理。所谓低通滤波器是指低频率时通过、高频率时截止,能除去噪声等不需要的高频率的滤波器。图 1RC 电路的频率一增益相位特性使用比C 常数所决定的频率 f， (称截止频率)低的输人频率时,信号的衰减小；相反地,高频时，因电容 C 的阻抗(IoC)与电阻相比变小,故衰减将变大，并与频率成反比。一般将低通滤波器上增益为3dB()处的频率称为截止频率,表示为：超过截止频率 fc 的高频域的衰减特性,是以-GB/oct（频率为 2 倍时衰减 6dB)或0/c(频率为 10 倍时衰减 20dB，变为/10)特性的倾率使增益下降。另外,输入输出间的相位特性也与输人频率 f 有关。随着频率的上升,相位

4、延迟角 变大，在截止频率 fc 处，变为如下关系：高频处可接近-。图 1 是为研究 R10k、C=1000pF(fc=15.2kH）的增益本目位特性,用增益相位分析器测定出来的结果。照片上夂处放入的标识点()与理论值不同,增益为-.49 dB （正确值 0 d)、 相位为-46 8(正确值-45)，这是因为分析器的输入阻抗及 R的值存在误差的原因。-图 1 R电路实际的频率-增益相位特性(表示截止频率)(F=100H1Mz,dB/div,2/div，R=10k，=1000pF）从时间轴来看的 RC 滤波器电路如图 2 所示， 阶跃响应特性的滤波器电路被广泛地使用。因其通过电阻对电容进行充放电，故也称为 R充放电电路。这种电路对应阶跃输人的响应用下式表示:输出电压 Vo 随着时间上升，但并不是直线上升。到达某输出电压 Vo 时所需要的时间可由推导出：一般地，时间常数 T(=RC)是到达输人电压 V1，的.2时的时间。-图 C 电路阶跃响应特性（R称为时间常数）图片是 R=10k、l00pF、V15V）时的阶跃响应,在 Vo=V 处放入光标。这里的=3V 表示后述的S-MOS 逻辑电路(4HC14A）的高电平阈值,TRC=1010()10010(12)1S为最接近的时间点。-