无源滤波电路和有源滤波电路word版本
6.3有源滤波电路
概述 6.3.1 有源低通滤波电路 6.3.2 有源高通滤波电路 6.3.3 有源带通滤波电路 6.3.4 有源带阻滤波电路
概述
滤波电路作用：使有用频率信号通过，无用频率信号被抑制
分类： 按构成器件分 无源滤波器
有源滤波器
主要由无源元件电阻、电容和电感 组成，它没有放大能力且带负载能 力差，但可用于高频、高电压、大 电流场合。
主要采用集成运放和电阻、电容等 元件组成，它有放大能力且带负载 能力强，，但不能用于高频、高电 压、大电流场合。
概述
滤波电路作用：使有用频率信号通过，无用频率信号被抑制
分类： 按构成器件分 无源滤波器
有源滤波器
理想滤波器的频率特性:
A·u0 A·u LPF 通带 阻带
fH
f
HPF
A·u
A·u 0
阻带 通带
有源滤波电路可提供增
益，还将RL与无源RC滤 波电路隔离，减小负载
对滤波特性的影响。
二、 二阶有源低通滤波电路
1. 电路组成
RF R1
8
RR
U·i
CC
U·o
2. 电压传输系数
.
.
Au
Uo
.
Ui
Auf
1- ( f )2 j f
fn
Qf n
式中： Auf = 1 + RF/R1 — 通带电压增益
fn = 1/2RC
滤波器阶数越高，则阻带衰减越快，滤波效果越好
当Auf 3时， Q 1
3 Auf
在 f = fn 处，有
为避免自激，应使 Auf 3
.
Au
Auf [1- ( f )2 ]2 (
无源滤波电路和有源滤波电路各有什么特点？各适用于什么场合？如何识别滤波电路的类型 ...
无源滤波电路和有源滤波电路各有什么特点？各适用于什么场合？如何识别滤波电
路的类型...
通过设定信号频率由0～∞变化，分析滤波器的通带和阻带位置。
若滤波电路元件仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源滤波电路。
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，则称为有源滤波电路。
无源滤波电路的结构简洁，易于设计，但它的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化，因而不适用于信号处理要求高的场合。
无源滤波电路通常用在功率电路中，比如直流电源整流后的滤波，或者大电流负载时采纳LC（电感、电容）电路滤波。
有源滤波电路的负载不影响滤波特性，因此常用于信号处理要求高的场合。
有源滤波电路一般由RC网络和集成运放组成，因而必需在合适的直流电源供电的状况下才能使用，同时还可以进行放大。
但电路的组成和设计也较简单。
有源滤波电路不适用于高电压大电流的场合，只适用于信号处理。
依据滤波器的特点可知，它的电压放大倍数的幅频特性可以精确地描述该电路属于低通、高通、带通还是带阻滤波器，因而假如能定性分析出通带和阻带在哪一个频段，就可以确定滤波器的类型。
识别滤波器的方法是：若信号频率趋于零时有确定的电压放大倍数，
且信号频率趋于无穷大时电压放大倍数趋于零，则为低通滤波器；反之，若信号频率趋于无穷大时有确定的电压放大倍数，且信号频率趋于零时电压放大倍数趋于零，则为高通滤波器；若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数均趋于零，则为带通滤波器；反之，若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数具有相同的确定值，且在某一频率范围内电压放大倍数趋于零，则为带阻滤波器。
几种滤波整流电路的介绍总结
⼏种滤波整流电路的介绍总结⼀、有源滤波电路为了提⾼滤波效果，解决π型RC滤波电路中交、直流分量对R的要求相互⽭盾的问题，在RC电路中增加了有源器件-晶体管，形成了RC有源滤波电路。
常见的RC有源滤波电路如图Z0716所⽰，它实质上是由C1、Rb、C2组成的π型RC滤波电路与晶体管T组成的射极输出器联接⽽成的电路。
该电路的优点是：1．滤波电阻Rb 接于晶体管的基极回路，兼作偏置电阻，由于流过Rb 的电流⼊很⼩，为输出电流Ie的1／（1＋β），故Rb可取较⼤的值（⼀般为⼏⼗k Ω），既使纹波得以较⼤的降落，⼜不使直流损失太⼤。
2．滤波电容C2接于晶体管的基极回路，便可以选取较⼩的电容，达到较⼤电容的滤波效果，也减⼩了电容的体积，便于⼩型化。
如图中接于基极的电容C2 折合到发射极回路就相当于（1＋β）C2的电容的滤波效果（因 ie = （1+ β）ib之故）。
3．由于负载凡接于晶体管的射极，故 RL上的直流输出电压UE≈UB，即基本上同RC⽆源滤波输出直流电压相等。
这种滤波电路滤波特性较好，⼴泛地⽤于⼀些⼩型电⼦设备之中。
⼆、复式滤波电路复式滤波电路常⽤的有LCГ型、LCπ型和RCπ型3种形式，如图Z0715所⽰。
它们的电路组成原则是，把对交流阻抗⼤的元件（如电感、电阻）与负载串联，以降落较⼤的纹波电压，⽽把对交流阻抗⼩的元件（如电容）与负载并联，以旁路较⼤的纹波电流。
其滤波原理与电容、电感滤波类似，这⾥仅介绍RCπ型滤波。
图Z0715（c）为RCπ型滤波电路，它实质上是在电容滤波的基础上再加⼀级RC滤波电路组成的。
其滤波原理可以这样解释：经过电容C1滤波之后，C1两端的电压包含⼀个直流分量与交流分量，作为RC2滤波的输⼊电压。
对直流分量⽽⾔，C2 可视为开路，RL上的输出直流电压为：对于交流分量⽽⾔，其输出交流电压为：若满⾜条件则有由式可见，R愈⼩，输出的直流分量愈⼤；由式可见，RC2愈⼤，输出的交流分量愈⼩。
滤波电路基础知识
滤波电路基础知识一. 无源滤波电路和有源滤波电路无源滤波电路: 由无源元件 ( R , C , L )组成有源滤波电路: 用工作在线性区的集成运放和RC网络组称，事实上是一种具有特定频率响应的放大器。
二. 滤波电路的分类和要紧参数1. 按所处置的信号可分为模拟的和数字的两种；2. 按所采纳的元器件可分为有源和无源；3. 按通过信号的频段可分为以下五种:a. 低通滤波器( LPF )Avp:通带电压放大倍数fp: 通带截至频率过渡带: 越窄说明选频性能越好,理想滤波器没有过渡带低通滤波器的要紧技术指标（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，如下图。
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大体为零。
（2）通带截止频率fp其概念与放大电路的上限截止频率相同。
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。
b. 高通滤波器( HPF )c. 带通滤波器( BPF )d. 带阻滤波器( BEF )e. 全通滤波器( APF )理想有源滤波器的频响：滤波器的用途滤波器要紧用来滤除信号中无用的频率成份，例如，有一个较低频率的信号，其中包括一些较高频率成份的干扰。
滤波进程如下图。
低通滤波电路 ( LPF )组成：简单RC滤波器同相放大器特点：│Avp│>0，带负载能力强缺点：阻带衰减太慢，选择性较差。
二. 性能分析有源滤波电路的分析方式:1.电路图→电路的传递函数Av(s)→频率特性Av(jω)2. 依照概念求出要紧参数3. 画出电路的幅频特性一阶LPF的幅频特性:8.6.2.2 简单二阶 LPF一. 电路组成组成: 二阶RC网络同相放大器通带增益：二. 要紧性能1. 传递函数:2.通带截止频率:3.幅频特性:特点：在 f>f0 后幅频特性以-40dB/dec的速度下降；缺点：f=f0 时，放大倍数的模只有通带放大倍数模的三分之一。
高通滤波电路 ( HPF )HPF与LPF的对偶关系1. 幅频特性对偶(相频特性不对偶)2. 传递函数对偶低通滤波器传递函数高通滤波器传递函数3. 电路结构对偶将起滤波作用的电阻换成电容将起滤波作用的电容换成电阻低通滤波电路高通滤波电路带通滤波器(BPF)BPF的一样组成方式：优势:通带较宽,通带截至频率容易调整缺点:电路元件较多一样带通滤波电路仿真结果带阻滤波器(BEF)BEF的一样形式缺点:电路元件较多且HPF与LPF相并比较困难。
无源滤波器和有源滤波器实验报告
无源滤波器和有源滤波器实验报告无源滤波器和有源滤波器实验报告引言滤波器在电子领域中起着至关重要的作用，它可以帮助我们去除信号中的噪声，提高信号的质量。
无源滤波器和有源滤波器是两种常见的滤波器类型，它们在电路结构和性能特点上有所不同。
本实验旨在通过搭建无源滤波器和有源滤波器电路，比较它们的滤波效果和特点。
实验一：无源滤波器无源滤波器是由被动元件（如电阻、电容、电感）构成的滤波电路。
在本实验中，我们选择了RC低通滤波器进行研究。
1. 实验目的通过搭建RC低通滤波器电路，研究其频率特性和滤波效果。
2. 实验步骤a. 准备工作：收集所需器件和元件，包括电源、电阻、电容、示波器等。
b. 搭建电路：按照电路图连接电阻和电容，接入电源和示波器。
c. 调节参数：调节电源电压和示波器参数，使电路正常工作。
d. 测试频率响应：输入不同频率的信号，观察输出波形和幅度变化。
3. 实验结果通过实验观察，我们得到了RC低通滤波器的频率响应曲线。
在低频情况下，输出信号基本与输入信号保持一致；而在高频情况下，输出信号的幅度会逐渐降低，起到了滤波的作用。
这是因为电容器在高频情况下的阻抗较小，导致信号通过电容器的路径而绕过电阻。
实验二：有源滤波器有源滤波器是由主动元件（如运算放大器）和被动元件组成的滤波电路。
在本实验中，我们选择了Sallen-Key低通滤波器进行研究。
1. 实验目的通过搭建Sallen-Key低通滤波器电路，研究其频率特性和滤波效果。
2. 实验步骤a. 准备工作：收集所需器件和元件，包括电源、运算放大器、电阻、电容、示波器等。
b. 搭建电路：按照电路图连接运算放大器、电阻和电容，接入电源和示波器。
c. 调节参数：调节电源电压和示波器参数，使电路正常工作。
d. 测试频率响应：输入不同频率的信号，观察输出波形和幅度变化。
3. 实验结果通过实验观察，我们得到了Sallen-Key低通滤波器的频率响应曲线。
与RC滤波器相比，Sallen-Key滤波器具有更好的滤波效果和增益稳定性。
有源滤波与无源滤波意义
有源滤波与无源滤波意义无源滤波器，又称LC滤波器，是运用电感、电容和电阻的组估量划构成的滤波电路，可滤除某一次或屡次谐波，最通常易于选用的无源滤波器构造是将电感与电容串联，可对首要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都归于无源滤波器。
无源滤波用具有构造简略、本钱贱价、作业牢靠性较高、作业费用较低一级利益，至今仍是运用广泛的被逼谐波处理办法。
由RC元件与运算拓宽器构成的滤波器称为RC有源滤波器，其功用是让必定频率方案内的信号经过，按捺或急剧衰减此频率方案以外的信号。
可用在信息处理、数据传输、按捺搅扰等方面，但因受运算拓宽器频带绑缚，这类滤波器首要用于低频方案。
依据对频率方案的挑选纷歧样，可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器。
1。
有源滤波电路
（a） 图6-12 【例6-2】电路图
（b）
Vo Vn VP 0
该电路在频率低时有输出，频率高时无输出，因此电路（a）是低通滤波器。
在电路（b）中，在频率低时无输出，频率高时有输出，因此电路（b）是 高通滤波器。
（2） 电路（a）的通带增益为
Avp 1
Rf R1
电路（b）的通带增益为 Avp
【例6-2】电路如图6-12所示。已知集成运放均为理想运放； （1）分别说明各电路是低通滤波器还是高通滤波器，简述理由； （2）分别求出各电路的通带增益。
解： （1）在电路（a）中，若输入电压频率趋于零，则C1和C2相当于开路，集成运放构成 电压跟随器， 输出电压为 Vo Vi 若输入电压频率趋于无穷大，则C1和C2相当于短路，输出电压为
通带宽度 B
品质因数
Q
1 3 Avf
Avf 1
Rf R1
f0 Q
通带电压增益
Avp
Avf 3 Avf
上限截止频率
f p2
B f0 2
B 下限截止频率 f p1 f 0 2
【例6-3】图6-13（a）所示电路中，R=796kΩ，C=0.01μF，R1=243kΩ，
6.2 有源滤波电路
6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 有源低通滤波器 有源高通滤波电路 有源带通滤波电路 有源带阻滤波电路
6.2.1 有源低通滤波器
低通滤波器的主要技术指标如下： （1）通带增益Aup 通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数。理想的 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 为零，如图6-1中虚线所示。 （2）通带截止频率fp 截止频率是滤波器通带与阻带的界限频率。低通滤波器 的截止频率指随着工作频率的提高，滤波器的传递函数的模 下降到0.707Aup时所对应的频率。 （3）衰减速率 实际滤波器的通带与阻带之间称为过渡带，如图6-1所 示。过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。通常用滤波器 在通带外每十倍频衰减了多少来表示。
无源滤波器和有源滤波器实验报告
无源滤波器和有源滤波器实验报告实验报告课程名称:____信号分析与处理实验________指导老师:__ _孙晖_____成绩:__________________实验名称:____无源滤波器和有源滤波器____实验类型:___________同组学生姓名:_张悦_刘启航__一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得一、实验目的1. 熟悉模拟滤波器的构成及其特性;2. 学会测量滤波器幅频特性的方法。
二、实验器材1. PC一台;2. NI myDAQ便携式数据采集设备1套;3. 面包板1块，电阻、电容、运算放大器 741 若干，导线。
三、实验原理1. 滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率(通常是某个频率范围)的信号通过，而其它频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。
这些网络可以由RLC组件或RC组件构成的无源滤波器，也可由RC组件和有源器件构成的有源滤波器。
2. 滤波电路的一般结构如2―1所示。
图中的Vi t 表示输入信号，V0(t)为输出信号。
假设滤波器是一个线形时不变网络，则在复频域内其传递函数(系统函数)为A(s),式中A(s)是滤波电路的电压传递函数，一般为复数。
对于频率来说(s jω)则有A(jω),?A(jω)?ejφ ω2-1这里?A(jω)?为传递函数的模，φ ω 为其相位角。
此外，在滤波电路中关心的另一个量是时延τ(ω)，它定义为τ(ω),- 2-2通常用幅频响应来表征一个滤波电路的特性，欲使信号通过滤波器的失真很小，则相位和时延响应亦需考虑。
当相位响应φ ω 作线性变化，即时延响应τ(ω)为常数时，输出信号才可能避免失真。
3. 对于幅频响应，通常把能够通过的信号频率范围定义为通带，而把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
RC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CMOS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RC电路。
这种电路从频率轴来看，可作为1次低通滤波器处理。
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1 RC电路的频率一增益／相位特性
使用比RC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（IhoC）与电阻R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－GdB/oct（频率为2倍时衰减6dB）或－20dB/dec（频率为10倍时衰减20dB，变为1/10）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f的上升，相位延迟角θ变大，在截止频率fc处，变为如下关系：
高频处可接近－90°。
图1是为研究R＝10kΩ、C＝1000pF(fc＝15.92kHz)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－3.49 dB(正确值—3.0 dB)、相位为－46.8°(正确值-45°)，这是因为分析器的输入阻抗及RC的值存在误差的原因。
图1 RC电路实际的频率－增益／相位特性(·表示截止频率)
(F＝100Hz～1MHz，GdB/div，20°/div，R＝10kΩ，C＝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RC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63.2％时的时间。
图2 RC电路阶跃响应特性（T＝RC称为时间常数）
图片2是R＝10kΩ、C＝l000pF、V1=5V) 时的阶跃响应，在Vo=3V 处放入光标。
这里的Vo=3V表示后述的HS-CMOS逻辑电路(74HC14AP)的高电平阈值，T＝RC＝10×10(3)×1000×10(-12)＝10μS为最接近的时间点。