模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 5.3 有源滤波电路 引言 5.31有源低通滤波电路 > 5.3.2有源高通滤波电路 5.3.3有源带通滤波电路
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
模拟电子技术 第5章 线性集成电路的应用 引 言 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í硬件滤波 按构成〔无源滤波器 按所处理〔模拟滤波器 方法分1软件滤波器件分 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 11 理想滤波器的频率特性 201g 4 201g 4 20g4 20g4 通 阻 阻 通 阻通 通阻通 低通 高通 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
模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 5.3.1有源低通滤波电路(LPF一Low Pass Filter) 一、一阶LPF R joc -(1+ R)= R R 1+j joc 其中，AMr=1+RlR一通带放大倍数 fH=1/2πRC一上限截止频率 归一化 A于 20lg- /B幅频特性 Aut 1+jf/fu -20dB/十倍频 0 20 1g =20g V1+(f1fa)2 o=-arctan (f/f) f加
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
模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 二、二阶LPF 1.简单二阶LPF 20 1g A/dB At R -40dB/十倍频 R 0 R RUP+ -10 U TC T -20 -30 -40 通带增益：AMt=1+R1 f/fu 问题：在f=f附近，输出幅度衰减大。 改进思路：在提升附近的输出幅度
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
模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 2.实用二阶LPF R Au 02 1-(0)2+j >∞ W, 0n /dB A Q=5 U; 10 0 40dB/十倍频 特征频率：f=0= 10 2π2πRC 20 ≤0.707 2=1/(3-A) ● Q一等效品质因数 Good! At=3时→A→0正反馈提升了fn附近的An。 电路产生自激振荡 当Q=0.707时，fn=f
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
模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 例5.3.1已知R=160k2,C=0.01μF,R1=170k2, R=100k2,求该滤波器的截止频率、通带增益及Q值。 [解]特征频率：∫m=。 2πRC >∞ f= 2元×160×103×0.01×10-6 RR =99.5(Hz) 宁c宁 4,=1+-1+ 100 =1.588 R1170 7 2=1/3-Awid=1/3-1.588)=0.708 7 2=0.707时，fn=fa ∴.上限截止频率：f=99.5Hz
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
模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 5.3.2有源高通滤波电路(HPF-High Pass Filter) R R 20g /dB A Q=5 10F 0=2 10 2=0.707 通带增益：Aur=1+R/R1 -20 1 f- -30 2πRC -40 2=1/3-Ad Af=3时，2→o,A→o,电路产生自激振荡 二阶低通、高通，为防止自激，应使At<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
模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 5.3.3有源带通滤波电路(BPF-Band Pass Filter)) 构成思路： Rt 201gA/dB .>∞ + =2R R=R LPF BPF 1 中心频率： f0= 2πRC f无f 等效品质因素： 2=1/3-Ad) f加>fi 通频带： BW=f/Q 要求R3C1>RC 最大电压增益：Ao=Ar/3-Au)
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
模拟电子技术 第5章线性集成电路的应用 例5.3.2已知R=7.96k2,C=0.01uF,R3=15.92k2, R1=24.3k2,R=46.2k2求该电路的中心频率、带宽 BW及通带最大增益Ao。 R: [解] 1 f 2πRC 1 2π×7.96×103×0.01×10-6 =2(kHz) R=1+1 46.2 At=1+ =2.9 R 24.3 2=1/3-Ad=1/3-2.9)=10 BW=f6/2=2000/10=200(H☑ 、 A0=Auf/3-Ad=2.913-2.9）=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