有源滤波电路PPT课件
1.教材基本要求； 2.相应实验的数据与幅频特性曲线； 3.误差计算与分析； 4. 记录实验过程中出现的故障或不正常现象， 分析原因，说明解决的办法和过程； 5.思考题：P109---1，2
16
下周安排
模拟部分操作考试
➢ 抽签选取1个实验进行进行现场安装测量考试; ➢ 实验内容与本学期未做的3个模拟实验(实验9：正弦波产
有源滤波电路
一、实验目的 二、滤波器工作原理 三、实验电路原理图 四、实验内容 五、幅频响应的测试方法 六、实验注意事项 七、实验报告要求
1
一、实验目的
▪ 掌握集成运算放大器的使用方法; ▪ 熟悉有源滤波器构成及工作原理； ▪ 掌握RC有源滤波器的测试及幅频响应的测量
方法。
2
二、滤波器工作原理
在实际的电子系统中，输入信号往往包含有一些不 需要的频率成分，必须设法将它们衰减到足够小的 程度．或者把有用频率信号挑选出来。为此，需要 采用滤波器。
根据要滤除的干扰信号的频率与工作频率的相对关 系，滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通 滤波器、带阻滤波器等种类。
3
二、滤波器工作原理
4
二、滤波器工作原理
根据滤波器中是否使用有源器件,可分为有源滤波 器和无源滤波器。
如果在一级RC低通电路的输出端再加上一个电 压跟随器，使之与负载很好地隔离开来，就构成 了一个简单的一阶有源低通滤波电路。由于电压 跟随器的输入阻抗很高、输出阻抗很低，因此， 其带负载能力得到加强。
生电路、实验10：方波和三角波产生电路、实验11：精 密全波整流电路)相关并进行了适当调整; ➢ 现场完成安装实验，试验报告。 ➢ 开卷考试，时间2小时 考试准备： ➢ 提前预习相关实验内容； ➢ 提前准备好相关器件； ➢ 掌握相关知识与技能。
17
下次实验
与非门参数测试与组合逻辑电路设计 （实验十六、十七）
如果希望电路不仅有滤波功能而且能起放大作用 ，则只要将电路中的电压跟随器改为同相比例放 大电路即可。
但由于集成运放的带宽有限，目前有源滤波器的 最高工作频率只能达到1MHz左右。
5
二、滤波器工作原理
6
二、滤波器工作原理
无源滤波电路主要存在如下问题： 电路没有增益，且对信号有衰减。 带负载能力差。在无源滤波电路的输出端接上负载
13
六、实验注意事项
A741引脚图
调零 1 信 输入- 2
号
输入+ 3 负电源 V- 4
缺口标志
8 NC 7 V+ 正电源 6 Vo 信号 5 调零
14
六、实验注意事项
•双电源的连接
稳压电源
+
+
+15V
15V
15V
－15V
地
+15V
37 741
2
6
vO
4 -15V
Rf 16k R1 27k
15
七、实验报告要求
➢ 测量TTL与非门输出高、低电平; 图5.16.1、图 5.16.2
➢ 测量门传输延迟时间图5.16.5 ➢ 测量TTL与非门电压传输特性; 图5.16.7 ➢ OC门应用实验（选做1分；） ➢ 一位二进制数A、B大小的比较电路。（学生自
己设计电路）
18
2．按图4.12.2接线，测试二阶高通滤波器的 幅频响应。（表4.12.2）
3*．将图4.12.1中R改为5.1k，电容C改为 0.033F，同时将图4.12.1的输出与图 4.12.2的输入端相连，测试它们串接起来的 幅频响应。(自己设计表格)
11
五、幅频响应的测试方法
幅频特性概念： ➢放大器的增益与输入信号频率之间的关系曲线
下限截止频率:
1
fL
483Hz 2πRC
R
vI C
C
R=33k R
C=0.01F
+15V
37 741
2
6 vO
4
-15V
RC互换位置
Rf 16k R1
27k 图4.12.2
9
三3.有、源实带通验滤电波路器（原选理做1图分）
将低通滤波器和高通滤波器串接起来，构成带通 滤波器。
C RR vI
C R=5.1k C=0.033 µF
一般采用逐点法 ➢改变输入信号的频率（保持输入信号幅值不变） ➢逐点测量对应于不同频率的输出电压，计算电压 增益 ➢用坐标纸画出幅频特性曲线 ➢横坐标为频率的对数 ➢纵坐标为电压增益的分贝数 ➢求上限频率和下限频率（增益下降3dB)
12
六、实验注意事项
为了提高测量精度，在转折频率理论值
附近增加几个测量点 ➢可提高作图精度 直接找到增益下降到0.707AVM处，记下fH、 fL; 完成表4.12.1和表4.12.2；
电阻RL时，则其幅频特性将随RL的变化而变化。
7
三、实验电路原理图
1．二阶有源低通滤波器
上限截止频率:
fH
1 483Hz 2πRC
C
R
R
vI
R=33k C
C=0.01F
Vip-p=2V
瓷片 103
+15V37Βιβλιοθήκη 74126vO
4
-15V
Rf 16k R1
27k
图4.12.1
8
三2．、二阶实有验源电高通路滤原波器理图
+15V
37
741 6 2
4 -15V
vO
vI
R C
C
R R=33k C=0.033µF
Rf 16k R1 27k
+15V
37 741
2
6 vO
4
-15V
Rf 16k R1 27k
fH 946Hz
fL 146Hz
10
四、实验内容
1．按图4.12.1接线，测试二阶低通滤波器的 幅频响应。（表4.12.1）
16
下周安排
模拟部分操作考试
➢ 抽签选取1个实验进行进行现场安装测量考试; ➢ 实验内容与本学期未做的3个模拟实验(实验9：正弦波产
有源滤波电路
一、实验目的 二、滤波器工作原理 三、实验电路原理图 四、实验内容 五、幅频响应的测试方法 六、实验注意事项 七、实验报告要求
1
一、实验目的
▪ 掌握集成运算放大器的使用方法; ▪ 熟悉有源滤波器构成及工作原理； ▪ 掌握RC有源滤波器的测试及幅频响应的测量
方法。
2
二、滤波器工作原理
在实际的电子系统中，输入信号往往包含有一些不 需要的频率成分，必须设法将它们衰减到足够小的 程度．或者把有用频率信号挑选出来。为此，需要 采用滤波器。
根据要滤除的干扰信号的频率与工作频率的相对关 系，滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通 滤波器、带阻滤波器等种类。
3
二、滤波器工作原理
4
二、滤波器工作原理
根据滤波器中是否使用有源器件,可分为有源滤波 器和无源滤波器。
如果在一级RC低通电路的输出端再加上一个电 压跟随器，使之与负载很好地隔离开来，就构成 了一个简单的一阶有源低通滤波电路。由于电压 跟随器的输入阻抗很高、输出阻抗很低，因此， 其带负载能力得到加强。
生电路、实验10：方波和三角波产生电路、实验11：精 密全波整流电路)相关并进行了适当调整; ➢ 现场完成安装实验，试验报告。 ➢ 开卷考试，时间2小时 考试准备： ➢ 提前预习相关实验内容； ➢ 提前准备好相关器件； ➢ 掌握相关知识与技能。
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下次实验
与非门参数测试与组合逻辑电路设计 （实验十六、十七）
如果希望电路不仅有滤波功能而且能起放大作用 ，则只要将电路中的电压跟随器改为同相比例放 大电路即可。
但由于集成运放的带宽有限，目前有源滤波器的 最高工作频率只能达到1MHz左右。
5
二、滤波器工作原理
6
二、滤波器工作原理
无源滤波电路主要存在如下问题： 电路没有增益，且对信号有衰减。 带负载能力差。在无源滤波电路的输出端接上负载
13
六、实验注意事项
A741引脚图
调零 1 信 输入- 2
号
输入+ 3 负电源 V- 4
缺口标志
8 NC 7 V+ 正电源 6 Vo 信号 5 调零
14
六、实验注意事项
•双电源的连接
稳压电源
+
+
+15V
15V
15V
－15V
地
+15V
37 741
2
6
vO
4 -15V
Rf 16k R1 27k
15
七、实验报告要求
➢ 测量TTL与非门输出高、低电平; 图5.16.1、图 5.16.2
➢ 测量门传输延迟时间图5.16.5 ➢ 测量TTL与非门电压传输特性; 图5.16.7 ➢ OC门应用实验（选做1分；） ➢ 一位二进制数A、B大小的比较电路。（学生自
己设计电路）
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2．按图4.12.2接线，测试二阶高通滤波器的 幅频响应。（表4.12.2）
3*．将图4.12.1中R改为5.1k，电容C改为 0.033F，同时将图4.12.1的输出与图 4.12.2的输入端相连，测试它们串接起来的 幅频响应。(自己设计表格)
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五、幅频响应的测试方法
幅频特性概念： ➢放大器的增益与输入信号频率之间的关系曲线
下限截止频率:
1
fL
483Hz 2πRC
R
vI C
C
R=33k R
C=0.01F
+15V
37 741
2
6 vO
4
-15V
RC互换位置
Rf 16k R1
27k 图4.12.2
9
三3.有、源实带通验滤电波路器（原选理做1图分）
将低通滤波器和高通滤波器串接起来，构成带通 滤波器。
C RR vI
C R=5.1k C=0.033 µF
一般采用逐点法 ➢改变输入信号的频率（保持输入信号幅值不变） ➢逐点测量对应于不同频率的输出电压，计算电压 增益 ➢用坐标纸画出幅频特性曲线 ➢横坐标为频率的对数 ➢纵坐标为电压增益的分贝数 ➢求上限频率和下限频率（增益下降3dB)
12
六、实验注意事项
为了提高测量精度，在转折频率理论值
附近增加几个测量点 ➢可提高作图精度 直接找到增益下降到0.707AVM处，记下fH、 fL; 完成表4.12.1和表4.12.2；
电阻RL时，则其幅频特性将随RL的变化而变化。
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三、实验电路原理图
1．二阶有源低通滤波器
上限截止频率:
fH
1 483Hz 2πRC
C
R
R
vI
R=33k C
C=0.01F
Vip-p=2V
瓷片 103
+15V37Βιβλιοθήκη 74126vO
4
-15V
Rf 16k R1
27k
图4.12.1
8
三2．、二阶实有验源电高通路滤原波器理图
+15V
37
741 6 2
4 -15V
vO
vI
R C
C
R R=33k C=0.033µF
Rf 16k R1 27k
+15V
37 741
2
6 vO
4
-15V
Rf 16k R1 27k
fH 946Hz
fL 146Hz
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四、实验内容
1．按图4.12.1接线，测试二阶低通滤波器的 幅频响应。（表4.12.1）
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《电子电路设计》课件二阶有源滤波电路设计2
例：设计一个二阶1dB（波纹高度）无限增益多路反馈巴特沃斯低通） 滤波器，通带增益为Kp=2，截止频率为f=5kHz。
取C=0.01μF，R1=2.565，R2=5.13，R3=3.329，C1=0.15C，因K=2， 所以实际R1=5.13，R2=10.26，R3=6.58，C1=1500pF 取标称值： R1=5.1K，R2=10.0K，R3=6.8K
例：设计一个二阶1dB（波纹高度）无限增益多路 反馈切比雪夫低通滤波器，通带增益为Kp=2，截止 频率为f=1kHz
（1）先选择电容C的标称值，电容C的初始值靠经验决定，通常以下
面的数据作参考：
fc ≤ 100Hz
C = (10～0.1) μF
fc = (100～1000)Hz
C = (0.1～0.01) μF
无限增益多路负反馈二阶滤波电路的特点是： 运算放大器为反相接法，由于放大器的开环增益 无限大，反相输入端可视为虚地，输出端通过电 容和电阻形成两条反馈支路。
其优点是：输出电压与输入电压的相位相反， 元件少，但增益调节不方便，且因为无限增益多 路反馈型滤波电路不存在正反馈，因而总是稳定 的。
按实际滤波器逼近理想滤波器的近似算法有Butterworth， chebyshev，bessel，ellipse
fc = (1～10)kHz
C =kHz
C = (1000～100)pF
fc ≥ 100kHz
C = (100～10)pF
（2）根据所选择的电容C的实际值，再按照下式计算电阻 换标系数K K=100/( fcC) 其中fc的单位为Hz；C的单位为μF。 本例中若取C =0.1μF 则 K=100/( 1000*0.1)=1
（3）从表3-1至表3-5中查出C1和K＝1时的电阻值,再将这些电阻值乘以电阻换 标系数K，得到实际电阻值，最后将这些电阻值靠标称的电阻值。
7-3有源滤波电路
Au ( s ) Ui ( s)
U0 U 1 Au U i U i 1 j RC U0 ( s) U ( s) 1 Au( s ) ( s ) U ( s ) 1 sRC Ui i
将s换成jw，便可得到放大倍数。传递函数分母中s的 最高指数称为滤波器的阶数。电路中RC环节愈多，阶数 愈高，过渡带将愈窄。
1 UM ( S ) 1 sRC 1 1 //( R ) UM ( S ) sC sC 1 Ui ( S ) 1 R //( R ) sC sC Up ( S )
分析方法：电路引入了负反 馈利用节点电流法求解输出 电压与输入电压的关系。
（2）简单二阶LPF
一阶低通和二阶低通幅频特性曲线的区别：
Uo Ui
AF -3dB 理想低通 一阶低通 二阶低通
0
o
阶数越高，幅频特性曲线越接近理想滤波器。
运算电路与有源滤波器的比较
相同之处
电路中均引入深度负反馈，因而集成运放均工作在
线性区。 均具有“虚短”和“虚断”的特点，均可用节点电 流法求解电路。
1பைடு நூலகம்滤波电路的定义
对工作信号的频率具有选择性的电路。 功能：使指定频段的信号顺利通过，其它频率的信号被 衰减。
2、滤波电路的种类
通带：允许通过的频段称为通带 阻带：将信号衰减到零的频段为阻带
理想幅频特性 无过渡带
低通滤波器（LPF）
滤波电路的种类
高通滤波器（HPF）
阻容耦合
带通滤波器（BPF）
通信电路
有良好的隔离性。
除能滤波外，还能将信号放大，而且Av容易调节。
不适宜高电压大电流的负载，只适用于信号处理。 不适宜高频范围，一般使用频率在几十KHz以下。
U0 U 1 Au U i U i 1 j RC U0 ( s) U ( s) 1 Au( s ) ( s ) U ( s ) 1 sRC Ui i
将s换成jw，便可得到放大倍数。传递函数分母中s的 最高指数称为滤波器的阶数。电路中RC环节愈多，阶数 愈高，过渡带将愈窄。
1 UM ( S ) 1 sRC 1 1 //( R ) UM ( S ) sC sC 1 Ui ( S ) 1 R //( R ) sC sC Up ( S )
分析方法：电路引入了负反 馈利用节点电流法求解输出 电压与输入电压的关系。
（2）简单二阶LPF
一阶低通和二阶低通幅频特性曲线的区别：
Uo Ui
AF -3dB 理想低通 一阶低通 二阶低通
0
o
阶数越高，幅频特性曲线越接近理想滤波器。
运算电路与有源滤波器的比较
相同之处
电路中均引入深度负反馈，因而集成运放均工作在
线性区。 均具有“虚短”和“虚断”的特点，均可用节点电 流法求解电路。
1பைடு நூலகம்滤波电路的定义
对工作信号的频率具有选择性的电路。 功能：使指定频段的信号顺利通过，其它频率的信号被 衰减。
2、滤波电路的种类
通带：允许通过的频段称为通带 阻带：将信号衰减到零的频段为阻带
理想幅频特性 无过渡带
低通滤波器（LPF）
滤波电路的种类
高通滤波器（HPF）
阻容耦合
带通滤波器（BPF）
通信电路
有良好的隔离性。
除能滤波外，还能将信号放大，而且Av容易调节。
不适宜高电压大电流的负载，只适用于信号处理。 不适宜高频范围，一般使用频率在几十KHz以下。
《有源滤波器》PPT课件
精选课件ppt
8
不同阶数的低通滤波器的幅频特性
2021/1/14
精选课件ppt
9
滤波器的传递函数
❖ 可把高阶函数分解成多个二阶函数（当 n为偶数）或分解成一个一阶函数和多 个二阶函数（当n为奇数），所以一个n 阶的滤波器可用多个二阶滤波器或一个 一阶滤波器和多个二阶滤波器级联而得 到，因此一阶和二阶滤波器是最基本的 滤波器 。
2021/1/14
精选课件ppt
2
有源滤波器分类
❖ 低通滤波器（Low Pass Filter 简称LPF） ❖ 高通滤波器（High Pass Filter 简称HPF） ❖ 带通滤波器（Band Pass Filter 简称BPF） ❖ 带阻滤波器（Band Elimination Filter 简称
2021/1/14
精选课件ppt
24
滤波器的灵敏度S
❖ 灵敏度是标志滤波器性能质量的重要参数，其定
义为:
Sxy
dy/ y dx/ x
❖ 式中，y表示滤波器的某个滤波参数；x表示组成 滤波器的某个元件的参数。上式表示，灵敏度是 指滤波器电路中元件数值的变化所引起的滤波器 特性参数的变化。
❖ 灵敏度是衡量滤波器性能稳定性的重要指标，滤 波器电路的灵敏度越低，性能稳定性越好。
BEF）
2021/1/14
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3
高通滤波器（HPF）
通带增益
2021/1/14
截止频率
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4
低通滤波器（LPF）
通带增益
2021/1/14
截止频率
精选课件ppt
5
带通滤波器（BPF）
带宽
固有频率 中心频率
有源滤波电路
第一页，共42页。
根据滤波器电路的工作频带(píndài) ,可分为
低通滤波器（LPF）
高通滤波器（HPF）
用途: 原则上讲， LPF主要用于信号(xìnhào)为低频，需要削弱高次谐波或高频干扰和
噪声的场合； HPF主要用于信号(xìnhào)为高频，需要削弱低频(或直流分量)的场合；
第二页，共42页。
end
5.4.4 二阶带阻滤波器
电路的节点电压(diànyā)方程为
(R 22s)C V AsV CPR 2V O sV Ci
(R 22sC )VBR 1VPR 1Vi
sC AV R 1V B(R 1sC )V P0
Vo
(1
R2 R1
)VP
fc2 fc1
第二十二页，共42页。
要求2A0 0
解得传递函数：
f fc : arctan f 00
幅频响应(xiǎngyìng)是0fdc B的水
平直线，而相频响应(xiǎngyìng)则是
0°的水平直线。
f fc :
arctan f 900
fc
Av(jf) 20lg
1 1( f )2
20lg f fc
fc
幅频响应是一条(yī tiáo)具有20dB/10倍频衰减斜率的直线，而相 频响应则是-90°的直线。
无源(wú yuán)电路增
益：
AV
(S)
பைடு நூலகம்
1 1sRC
20lg Av(jf ) 20lg 1
A0
1( f )2
fc
归一化幅频特性与无源(wú yuán)一阶低通相同。
第十二页，共42页。
有源低通滤波器的优点是同相放大电路的输出电阻为零，对负 载有隔离作用(zuòyòng)，从而保证滤波器的频率特性不会随负载 变化。而无源RC滤波器的通带增益及其截止频率都随负载而变化。
根据滤波器电路的工作频带(píndài) ,可分为
低通滤波器（LPF）
高通滤波器（HPF）
用途: 原则上讲， LPF主要用于信号(xìnhào)为低频，需要削弱高次谐波或高频干扰和
噪声的场合； HPF主要用于信号(xìnhào)为高频，需要削弱低频(或直流分量)的场合；
第二页，共42页。
end
5.4.4 二阶带阻滤波器
电路的节点电压(diànyā)方程为
(R 22s)C V AsV CPR 2V O sV Ci
(R 22sC )VBR 1VPR 1Vi
sC AV R 1V B(R 1sC )V P0
Vo
(1
R2 R1
)VP
fc2 fc1
第二十二页，共42页。
要求2A0 0
解得传递函数：
f fc : arctan f 00
幅频响应(xiǎngyìng)是0fdc B的水
平直线，而相频响应(xiǎngyìng)则是
0°的水平直线。
f fc :
arctan f 900
fc
Av(jf) 20lg
1 1( f )2
20lg f fc
fc
幅频响应是一条(yī tiáo)具有20dB/10倍频衰减斜率的直线，而相 频响应则是-90°的直线。
无源(wú yuán)电路增
益：
AV
(S)
பைடு நூலகம்
1 1sRC
20lg Av(jf ) 20lg 1
A0
1( f )2
fc
归一化幅频特性与无源(wú yuán)一阶低通相同。
第十二页，共42页。
有源低通滤波器的优点是同相放大电路的输出电阻为零，对负 载有隔离作用(zuòyòng)，从而保证滤波器的频率特性不会随负载 变化。而无源RC滤波器的通带增益及其截止频率都随负载而变化。
RC有源滤波器设计.PPT
高了一倍，使滤波特性比较接近理想情况。
（图为压控电压源电路） 第一级的电容C为什么不接地而改接到输出端？
二阶有源低通滤波器的传输函数： Au为电压增益， 截止频率，Q为品质因数。
无限增益多路反馈电路
特点：信号从反相端输入，输出端通过C1、R2两条 反馈支路有倒相作用，元件少。
（4）一阶高通滤波器
（2）由图得fc=100Hz时，C=0.1uF,对应得参数 K=10,
满足式
（3）由Au=5,查表得 K=1时，电阻 R1=1.023K R2=12.379K C1=0.2C=0.02uF
（4）以上电阻值乘以参数K=10得设计阻 值：
R1=10.23K=10K+240 R2=123.79K=120K＋3.9K
（5）二阶高通滤波器 二阶有源高通滤波器的传输函数：
Au为电压增益， 截止频率， Q为品质因数（图为压控电压源电路）
。
无限增益多路反馈电路（p149）
（6）带通滤波器 可通过高通、低通组合而成 条件：低通截止频率高于高通截止频率
带通滤波电路及特性：
（7）带阻滤波器 由低通、高通组合而成 条件：高通截止频率高于低通截止频率
设计2 RC有源滤波器设计
一、学习目的 掌握低通、高通、带通、带阻等最基本二
阶RC有源滤波器的快速设计方法与性能参数的 测试要求。
二、原理 1、滤波器的传输特性 滤波器的功能：让一定频率范围内的信号通 过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。
根据频率范围可分为低通、高通、带通、带阻 等四种滤波器，它们的幅频特性如下图所示。
带阻滤波电路及特性：
三、滤波器快速设计方法
理想滤波器很难实现，只能用实际特性逼 近理想特性，常用的逼近方法有两种： 巴特沃斯（butterworth)滤波器－－最大平坦响应 切比雪夫（chebysher)l滤波器－－等波动响应
（图为压控电压源电路） 第一级的电容C为什么不接地而改接到输出端？
二阶有源低通滤波器的传输函数： Au为电压增益， 截止频率，Q为品质因数。
无限增益多路反馈电路
特点：信号从反相端输入，输出端通过C1、R2两条 反馈支路有倒相作用，元件少。
（4）一阶高通滤波器
（2）由图得fc=100Hz时，C=0.1uF,对应得参数 K=10,
满足式
（3）由Au=5,查表得 K=1时，电阻 R1=1.023K R2=12.379K C1=0.2C=0.02uF
（4）以上电阻值乘以参数K=10得设计阻 值：
R1=10.23K=10K+240 R2=123.79K=120K＋3.9K
（5）二阶高通滤波器 二阶有源高通滤波器的传输函数：
Au为电压增益， 截止频率， Q为品质因数（图为压控电压源电路）
。
无限增益多路反馈电路（p149）
（6）带通滤波器 可通过高通、低通组合而成 条件：低通截止频率高于高通截止频率
带通滤波电路及特性：
（7）带阻滤波器 由低通、高通组合而成 条件：高通截止频率高于低通截止频率
设计2 RC有源滤波器设计
一、学习目的 掌握低通、高通、带通、带阻等最基本二
阶RC有源滤波器的快速设计方法与性能参数的 测试要求。
二、原理 1、滤波器的传输特性 滤波器的功能：让一定频率范围内的信号通 过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。
根据频率范围可分为低通、高通、带通、带阻 等四种滤波器，它们的幅频特性如下图所示。
带阻滤波电路及特性：
三、滤波器快速设计方法
理想滤波器很难实现，只能用实际特性逼 近理想特性，常用的逼近方法有两种： 巴特沃斯（butterworth)滤波器－－最大平坦响应 切比雪夫（chebysher)l滤波器－－等波动响应
滤波器电路分析 课件
PPT课件
19
RC一阶高通滤波电路相频特性曲线，从图中可任意看 出当f=100.697KHZ时，相角超前46.497 deg。
PPT课件
20
3.3RC二阶低通滤波电路
设计RC二阶低通滤波器电路，可以通过将两个RC一阶低通滤波电路 级联等到，RC二阶低通滤波电路。
图 14-9
PPT课件
21
下面给出一个fc=200KHZ的RC二阶低通滤波电路的仿真电路图
1
? ? 0
RC PPT课件
27
图12 RC带通滤波电路幅频特性，相频特性曲 线
PPT课件
28
RC带通滤波电路仿真原理图
PPT课件
29
RC带通滤波电路，中心频率6.504KHZ
PPT课件
30
RC带通滤波电路相频特性曲线
PPT课件
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实际应用分析：图12(a)表示工频正弦交流电经全波整流后
的波形，试设计一个RC低通滤波电路来滤除其谐波分量
图12 求解过程：全波整流波形可用傅里叶级数展开为
PPT课件
32
其中f等于工频50HZ
ω ? 2π ? 628rad/s T
设A=100V，则
u1(t) ? [63.66? 42.44cos(? t) ? 8.488cos(2? t)? 3.638cos(3? t) ? ...]V
采用图（b）所示一阶RC滤波电路，并选择电路元件参数满足以下 条件
ωC
?
1 RC
?
1
?
（3-5）
将上式改写为
（3-4） （3-6）
PPT课件
15
RC一阶高通滤波电路幅度，相角 表达式
图 14-8
《有源滤波器知识》PPT课件
模拟电子技术基础
故 滤波器的通频带宽
Q值越大，通频带越窄，滤波器 的选择性越强。
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A( j )
20lg |
| / dB
A0
0
带通滤波器 的幅频特性
0.5
1
–20
2
5
–40 0.1
Q=10
1
上页
w /wo
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模拟电子技术基础
2．二阶带阻有源滤波器 (1) 电路组成
故 传递函数
其中：
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模拟电子技术基础
b. 频率特性
将s=jw 代入式
得滤波器的频率特性
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模拟电子技术基础
c. 滤波器的幅频特性
幅频特性分析 (a) 当 时，
(b) 当
时，
(c) 当
时，
电路具有带阻特性
为中心角频率
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模拟电子技术基础
d. 滤波器的阻带 令
组成: 由电阻、电容、电感等无源器件组成。
优点
电路简单 高频性能好
C
R
RL
工作可靠 通带信号有能量损耗
无源高通滤波器
缺点 负载效应比较明显
体积和重量比较大，电感还会引起电磁干扰。
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模拟电子技术基础
(b) 有源滤波器 组成：由电阻、电容和有源器件（如集成运放）组成。
电路体积小、重量轻。
_
(2) 电路分析
a. 电路的传递函数
–
+
+
_
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模拟电子技术基础
式中 故
Z1(s)
+ _
有源电力滤波器讲解课件
4，谐波的抑制
谐波电流是一切谐波问题的根源，谐波电压也是由于谐波电流导 致的，即谐波电流和配电系统上产生的阻抗导致的电压降。因此， 一般在研究谐波导致的危害时，主要指谐波电流的危害。因此，解 决谐波也是从谐波电流入手。 抑制谐波，我们在电磁兼容上学过，主要有两种方式即有源滤波和无 源滤波。源我们从简单字面上讲就是电源，电压源或者电流源，
根方法2：从等效电路分析：
分析得 并联型APF本质上属于受控电流源； 串联型APF属于受控电压源。
负载整流电路的非线性负载： 直流侧 电感滤波 的整流电路属于电流型谐波源； 直流侧 电容滤波 的整流电路属于电压型谐波源。
并联型APF适合：补偿 直流侧电感滤波的整流电路 — 电流型谐波源。 串联型APF适合：补偿 直流侧电容滤波的整流电路 — 电压型谐波源。
偿以及三相系统中的不平衡电流等。 串联型通过一个匹配变压器，将APF串联与电源与负载之间，以消
除电压谐波、平衡或调整负载的端电压。损耗较大，各种保护电路也较复 杂。只消除高次谐波。
混合型，在串联型基础上使用了一些大容量的LC滤波网络来承担抵 消低次谐波，进行无功补偿。
串—并联型，结合了串联和并联优点，能解决电网中发生的大多 数电能质量问题。但控制复杂，造价较高。
基于PSCAD实现 有源电力滤波器
APF仿真
王思祥
设计整体思路
• 在对有源电力滤波器(APF)的结构和运行特性进行分析的基础 上，利用电磁暂态仿真软件PSCAD 对APF 系统的运行过程 进行了仿真，建立了系统的仿真模型，设计了基于瞬时无功 功率理论的控制系统，给出了在负荷电流突变等情况下APF 的动态响应曲线。
（2）突加负载时的仿真过程分析
• 右图所示为在0.4S 时突加负载前后系统 网侧A相电流波形（ 第一个子图所示）。 由图可见，APF在负 载突变的情况下仍能 快速地进行系统谐波 补偿，且稳定后其电 流波形接近于标准的 正弦波。
滤波器1-讲
滤波器
滤波器
滤波器
（4）分析方法： 分析方法：
分析滤波电路，就是求解出电路频率特性， 分析滤波电路，就是求解出电路频率特性，这 意味要解出A 和过渡带的斜率。 意味要解出Avp、fp和过渡带的斜率。
滤波器
二、有源滤波电路的引入
无源滤波电路： 无源滤波电路： 仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成， 仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源 滤波器。 滤波器。 有源滤波电路： 有源滤波电路： 电路中不仅由无源元件，还有有源元件（晶体管、 电路中不仅由无源元件，还有有源元件（晶体管、场效 应管、集成运放）组成，称为有源滤波器。 应管、集成运放）组成，称为有源滤波器。 从无源低通滤波器看： 从无源低通滤波器看： 在频率响应分析中， 在频率响应分析中，我们已推出无源低通滤波器的一些 指标， 对低通， f=0时的电压放大 指标，如：通带放大倍数Avp（对低通，指f=0时的电压放大 通带放大倍数A 倍数） 倍数）
ωo
ωo
ɺ Uo ɺ U
i
1 α< 2
3dB
1 α= 2
1 α> 2
ω P = ω o 1 − 2α
0
2
ωP
ωo
ω
R1=∞ 时：AF=1 ∞
ɺ Ui R PR
C
∞ + +
ɺ Uo
ɺ Uo ɺ = Ui
C
ω 2 2ω 1− ( ) + j ωo ωo
AF
ɺ Uo 1 = ɺ U i 1 + ( ω )2
高通滤波电路与低通滤波电路具有对偶性， LPF中滤 高通滤波电路与低通滤波电路具有对偶性，将LPF中滤 波环节的电容、电阻对换就可得各种高通滤波器。 波环节的电容、电阻对换就可得各种高通滤波器。
有源滤波电路
三、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(BEF)
由低通滤波器和高通滤波器串联组成的带通滤波器
带阻滤波器的方框图
当ω«ω0 则
二、有源高通滤波器
R1
RF uo ui
C
R
RF jωRC RF ) (1 + )= Au = (1+ 1 R1 jωRC + 1 R1 R+ jωC | Au |= 0 当ω«ω０则 RF RF 1+ 1+ R1 当ω ＝ ω０则 | Au |= R1 2 | Au |= ω0 2 RF ( ) +1 | Au |= 1 + 当ω» ω０则 R1 ω R
其功能是指低频信号 能够通过而高频信号 其功能是指高频信号 不能通过的滤波器 能够通过而低频信号 不能通过的滤波器
通带：（通频带） 能够通过滤波器的信号频率范围
在通带内，滤波器的增益或传递系数（输出量与输入 量之比）应保持为常数
阻带：
滤波器应加以抑制或削弱的信号频率范围
在阻带内，滤波器的增益应为零或很小
通带：（通频带） 能够通过滤波器的信号频率范围
在通带内，滤波器的增益或传递系数（输出量与输入 量之比）应保持为常数
阻带：
滤波器应加以抑制或削弱的信号频率范围
在阻带内，滤波器的增益应为零或很小
• 滤 波 器 的 分 类
通常有源滤波器分为： 低通滤波器（LPF） 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF）
7.4
有 源 滤 波 电 路
7.4.1 滤波电路的基础知识 7.4.2 低通滤波电路 7.4.3 高通滤波电路
7.4.1 滤波电路的基础知识
• 滤波器的用途 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成 分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一 些较高频率成分的干扰。滤波过程如图所示。