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有源滤波电路设计

发布时间:1970-01-01

有源滤波电路设计

什么是有源滤波电路?随着社会的发展,科技也日益蓬勃发展,我们都必须掌握科学知识来推动社会的继续发展。接下来,我就为大家讲解有源滤波电路设计的内容,希望对广大的读者有很大的帮助。

1. 一阶有源滤波电路

  电路设计图如图1所示,通带电压增益A0等于同相比例放大电路的电压增益Avf,即:A0=Avf=l+Rf/Rl,而从对RC低通电路的分析 可知Vp(s)=Vi(s)/(1+sRC),故可导出电路的传递函数为:A(s)=V0(s)/Vi(s)=Avf/(1+s/ωn),式中 ωn=l/(RC),ωn是特征角频率。令s=jω可得:。 当ω=ωn时就是-3dB截止频率,当ω=1Oωn时衰减率是20dB/十 倍频程,可见一阶滤波器的滤波效果还不够好,若要求滤波响应以更高的衰减率衰减,则需采用高阶次滤波。

  在图1中将R和C交换位置即是一阶高通滤波电路,如图2所示,对应的幅频响应为当 ω=ωn时就是-3dB截止频率,当ω=ωn/10时衰减率是20dB/十倍频程。

  2 二阶有源滤波电路

  电路设计图如图3所示,如前所述,同相比例放大电路的电压增益就是低 通滤波器的通带电压增益,即 A0=Avf=1+Rf/R1。

 

  运放的同相输入端电压关系为:

  联立上述三个方程可得到计算电路的传递函数表达式:

  很显然这是低通滤波电路的基本幅频特性。当Q>O.707时,幅频响应图像将出现峰值,当Q≤0.707时,幅频响应比较平坦。令 Q=O.707,当ω/ωn=1时,20lg|A(jω)/AVF|=3dB:当ω/ωn=10时,20lg|A(jω)/AVF|=-40dB。将二阶 低通滤波特性与一阶低通滤波特性相比较,不难发现,二阶比一阶低通滤波电路的滤波效果要好很多。由此推断,若阶数越高,幅频响应特性曲线越接近理想状况。

  若将图3中的R和C互换,就可得到二阶有源高通滤波电路,如图4所示。

  由于二阶高通和低通电路在结构上存在对偶关系,它们的传递函数和幅频响应也存在对偶关系,用1/(sRC)替换sRC可得二阶高通滤波电路的传 递函数为:

  3 二阶带通滤波电路

  由理想滤波电路图可知,将低通与高通滤波电路相串联就可构成带通滤波电路,前提条件是低通滤波电路的截止频率大于高通滤波电路的截止频率。带通 滤波电路如图5所示。

  通过以上类似计算可得带通滤波电路的传递函数为:

  这就是带通滤波电路的通带电压增益。



 

  低通滤波器是指车载功放中能够让低频信号通过而不让中、高频信号通过的电路,其作用是滤去音频信号中的中音和高音成分,增强低音成分以驱动扬声器的低 音单元。由于车载功放大部分都是全频段功放,通常采用AB 类放大设计,功率损耗比较大,所以滤除低频段的信号,只推动中高频扬声器是节省功率、保证音质的最佳选择。此外高通滤波器常常和低通滤波器成对出现,不论 哪一种,都是为了把一定的声音频率送到应该去的单元

总之,通过对本文的讲解,我相信大家对有源滤波电路的了解越来越深入。懂得了有源滤波电路设计。同时,希望本文能为有需要的读者带来帮助。

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