电子术 第5章线性集成电路的应用 5.3·有源滤被电路 言 53,有源低通滤波电路 532源高通滤液电路 53源带通波电路
5.3 有源滤波电路 引 言 5.3.2 有源高通滤波电路 5.3.3 有源带通滤波电路 5.3.1 有源低通滤波电路 第 5 章 线性集成电路的应用
电子术 第5章线性集成电路的应用 滤波电路一有用频率信号通过,无用频率信号被抑制的电路。 分类: 按处理∫硬件滤波按构成∫无源滤波器按所处理∫模拟滤波器 方法分{软件滤波器件分1有源滤波器信号分数字滤波器 低通滤波器 阶滤波器 按频率」高通滤波器 按传递二阶滤波器 特性分带通滤波器 函数分|: 带阻滤波器 N阶滤波器 理想滤波器的频率特性 201g I 201g 20 lgA 20g4 低通 了f高 带通 带阻
滤波电路— 有用频率信号通过，无用频率信号被抑制的电路。 分类： 按处理 方法分 硬件滤波 软件滤波 按所处理 信号分 模拟滤波器 数字滤波器 按构成 器件分 无源滤波器 有源滤波器 按频率 特性分 低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器 理想滤波器的频率特性 f Au 20lg · f Au 20lg · f Au 20lg · f Au 20lg · 通 阻 阻 通 阻 通 阻 通 阻 通 低通 高通 带通 带阻 按传递 函数分 一阶滤波器 二阶滤波器 N 阶滤波器 : 引 言 第 5 章 线性集成电路的应用
电子术 第5章线性集成电路的应用 53.1有源低通滤波电路( LPF-Low Pass filter 、一阶LPF u =-.= Joc uf (1+x) R R 1+j jac 其中,A=1+R/R通带放大倍数 U f1=12RC一上限截止频率 归一化 201g*/dB 幅频特性 uf l+j∫/f 20dB/十倍频 20g=20kg f +(f/) P=-arctan(f/fH)
5.3.1 有源低通滤波电路(LPF—Low Pass Filter) — 通带放大倍数 (1 ) j 1 j 1 1 f i o R R C R C U U Au + + = = · · · 一、一阶 LPF Rf 8 C R1 R Uo · Ui · H f 1 j f f Au + = 其中， Auf = 1 + Rf /R1 fH = 1/2RC — 上限截止频率 f H 1 j 1 A f / f A u u + = · 2 f 1 ( / H ) 1 20lg 20lg A f f A u u + = · = −arctan ( f / f H ) fH 归一化 幅频特性 f 20lg / dB uf u A A · 0 −3 −20 dB /十倍频 第 5 章 线性集成电路的应用
电子术 第5章线性集成电路的应用 二、二阶LPF 1.简单二阶LPF 201g/dB 40dB/十倍频 0 U工工 10 20 30 401 通带增益:Anr=1+RR1 问题:在∫=f附近,输出幅度衰减大 改进思路:在提升f附近的输出幅度
二、 二阶 LPF 1. 简单二阶 LPF 8 C R1 R C R Rf Uo · Ui · UP · 通带增益：Auf = 1 + Rf /R1 问题：在 f = fH 附近，输出幅度衰减大。 –40 dB/ 十倍频 −40 f / fH 0 −10 −20 10 −30 1 20lg / dB uf u A A · 改进思路：在提升 fH 附近的输出幅度。 第 5 章 线性集成电路的应用
电子术 第5章线性集成电路的应用 2.实用二阶LPF R Q .20g"/dB Q=5 10 0 Q 40dB/十倍频 Q 特征频率:fn 10 2兀2兀RC 0.707 201 Q=1/(3-A 30 Q—等效品质因数 Good! An=3时Q→A1→∞正反馈提升了附近的Mx 电路产生自激振荡 当Q=0.707时,f=fo
2. 实用二阶 LPF 8 C R1 Rf R C R Uo · Ui · RC f = = 2 1 2 n n Q = 1 / (3 − Auf ) Q — 等效品质因数 −40 f / fn 0 −3 −10 −20 10 −30 Q = 0.707 Q = 1 Q = 2 Q = 5 1 20lg / dB uf u A A· n 2 n f i o 1 ( ) j Q A U U A u u − + = = · · · 正反馈提升了 f n 附近的 Au。 Good! Auf = 3 时 Q → 电路产生自激振荡 Au → · –40 dB/十倍频 特征频率： 当 Q = 0.707 时，fn = fH。 第 5 章 线性集成电路的应用
电子术 第5章线性集成电路的应用 例53.1已知R=160k2,C=0.01μF,R1=170k2, Rr=100k,求该滤波器的截止频率、通带增益及Q值。 [解]特征频率:fn= R e 2TRC 2兀×160×103×0.01×10 =995(Hz) C于C 100 4.=1+ 1 =1.588 170 Q=1(3-A10=1/(3-1.588)=0.708 Q=0.707时,fn=f 上限截止频率:f1=9.5Hz
例 5.3.1 已知 R = 160 k，C = 0.01 F， R1 = 170 k， Rf = 100 k，求该滤波器的截止频率、通带增益及 Q 值。 8 C R1 Rf R C R Uo · Ui · [解] RC f = 2 1 n = ) = − 99.5( z 2 160 10 0.01 10 1 n 3 6 f 1.588 170 100 1 1 1 f f = + = + = R R Au Q = 1/(3 − Auf ) = 1/(3 − 1.588) = 0.708 Q = 0.707 时， fn = fH 特征频率： 上限截止频率： fH = 99.5 Hz 第 5 章 线性集成电路的应用
电子术 第5章线性集成电路的应用 532有源高通滤波电路( HPF-High Pass filter) R R 201g/d B Q=5 Q=2 R Q=0.707 10 通带增益:Ar=1+Rr/R1 20 30 2丌RC Q=1(3-An0 At=3时,Q→,A→∞,电路产生自激振荡 二阶低通、高通,为防止自激,应使A<3
5.3.2 有源高通滤波电路(HPF—High Pass Filter) 8 C R1 Rf R C R Uo · Ui · 通带增益：Auf = 1 + Rf /R1 RC f = 2 1 n Q = 1/(3 − Auf ) f / fn 0 −3 −10 −20 10 −30 −40 Q = 0.707 Q = 1 Q = 2 Q = 5 1 20lg / dB uf u A A· Auf = 3 时， Q → ， A u → ， 电路产生自激振荡 二阶低通、高通，为防止自激，应使 Auf < 3。 第 5 章 线性集成电路的应用
电子术 第5章线性集成电路的应用 5.33有源带通滤波电路(BPF- Band pass filter) 构成思路: RI 201glA, /dB R C R3=2R RF R LPF BPF 中心频率: 2丌RC 丘f6f 等效品质因素:Q=1/(3-A1d fH>fL 通频带: Bw=fo Q 要求R3C1>RC 最大电压增益:A10o=Anr/(3-An
5.3.3 有源带通滤波电路(BPF—Band Pass Filter) 构成思路： f fH f fL f fL fH 20lg Au / dB · f0 fH > fL Ui · 8 C R1 Rf R C1 R3 R2 Uo · LPF BPF 要求 R3 C1 > RC 中心频率： RC f = 2 1 0 等效品质因素：Q = 1/(3 − Auf ) 通频带： BW = f0 /Q 最大电压增益：Au0 = Auf /(3 − Auf ) = 2R = C = R 第 5 章 线性集成电路的应用
电子术 第5章线性集成电路的应用 例53.,2已知R=796k2,C=0.01μF,R3=1592k2, R1=243k2,R1=462kg求该电路的中心频率、带宽 BW及通带最大增益A10°[解]1 2TRC 2兀×796×103×0.01×10-6 UR, WR 2(KHz) 46.2 A,=1+ 1+ 2.9 RI 24.3 Q=1/(3-A=1/(3-29)=10 BW=fQ=2000/10=200(Hz) An0=An/(3-A=29(3-29)=29
8 C R1 Rf R C1 R R3 2 Ui · Uo · 例5.3.2 已知 R = 7.96 k，C = 0.01 F， R3 = 15.92 k， R1= 24.3 k，Rf = 46.2 k 求该电路的中心频率、带宽 BW及通带最大增益 Au0。[解] RC f = 2 1 0 = ) = − 2(k z 2 7.96 10 0.01 10 1 3 6 2.9 24.3 46.2 1 1 1 f f = + = + = R R Au Q = 1/(3 − Auf ) = 1/(3 − 2.9) = 10 BW = f0 /Q = 2 000 /10 = 200 (Hz) Au0 = Auf /(3 − Auf ) = 2.9 /(3 − 2.9 ) = 29 第 5 章 线性集成电路的应用