《帶通、帶阻濾波器、開關(guān)電容濾波器》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《帶通、帶阻濾波器、開關(guān)電容濾波器(25頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、表 41二階濾波器的標(biāo)準(zhǔn)傳遞函數(shù) ,零 、 運放作為有限增益放大器的有源濾波器電路 K Y 4 Y 3 Y 2 Y 1 u i R f1 R f2 u o ( a ) ( b ) K Y 4 Y 3 Y 2 Y 1 u i u oC B 給 Y1Y4賦予不同的阻容元件 , 則可構(gòu)成不同 的濾波器 。 例如 , 令 Y1=Y3= , Y2=Y4=sC,如圖 4 23所示 , 則傳遞函數(shù) R 1 22 2 22 2 22 13 1 )( o o o uf s Q s K CR s RC K s CR K sA (4 29) 與表 41中的標(biāo)準(zhǔn)表達式比較 , 該傳遞函數(shù)有兩 個共軛復(fù)根 (極點 )而
2、沒有零點 , 可見是一個二階低通 濾波器 。 其中: KQR RK RC f f o 3 1,1,1 1 2 當(dāng) K 3時 ,分母中 s項系數(shù)變負(fù) , 極 點就會移至 S平面的右半平面 , 從而導(dǎo)致 系統(tǒng)不穩(wěn)定 。 一般這種電路的 Q只能做 到 10以下 。 4.3.1 一階高通濾波電路 (HPF) 電路可由一階 LPF互換 R C得到 傳遞函數(shù)為 : uo u+ u I 令 s=j有 式中 高通截止頻率 -3 +20dB/十倍頻 4.3.2 二階壓控電壓源高通濾波電路 uo 頻率特性 : u+ 式中 : 要求 :Aup 3 其幅頻特性曲線如圖 : 運放作為無限增益放大器的多重反饋有源濾波器
3、A R p Y 1 u i Y 3 Y 5 Y 4 Y 2 u o C B 多重反饋有源濾波器 4.3.3 帶通濾波電路 BPF BPF作用是使某頻段內(nèi)的有 用信號通過,而高于或低于 此頻段的信號將被衰減。 可以用 LPF和 HPF串聯(lián) 組成 其構(gòu)成思路如圖所示: 注意: 低通截止頻率 fH大于 高通截止頻率 fL LPF fH HPF fL fH fL f0 通帶 二階壓控電壓源 BPF 電路如圖: LPH HPF 頻率特性為: uo uI 等效品質(zhì)因數(shù) Q等于 同相比例放大電路的放大倍數(shù) Aup是通帶電壓放大倍數(shù),有 中心頻率 BW 從特性曲線看到, Q值越大, 帶寬 BW越窄。 5 54
4、433 2 2 1 1 1,11 RYsCYsCYRYRY ,若令 則該電路為帶通濾波器 , 如圖 325(a)所示 。 令 C3=C4=C, 其傳遞函數(shù)為 521 2 21 5 2 1 2 1 )( RRRC RR s CR s s CR sA uf (4 32) 與表 31中帶通濾波器的標(biāo)準(zhǔn)傳遞函數(shù) 2 0 02 0 0 )( )( s Q s s Q A sA (4 33) 比較,得中心角頻率 CRQ BW R R CR CR A RRC RRRC 5 0 1 5 5 1 0 25 0 215 0 2 2 2 1 )( 11 ) 11 ( 11 (434) (4 35) (4 36) -
5、3dB帶寬 中心頻率增益 取 R2R1,有 畫出幅頻特性如圖 4 25(b)所示 。 調(diào)節(jié) R2,使中心頻 率變化 , 但帶寬不變 , 增益也不變 。 這是該電路的特 點 , 也是優(yōu)點 , 如圖 4 25(c)所示 。 圖 4 25帶通濾波器 A u i u o R p C 3 R 1 ( a ) R 5 C 4 R 2 | A (j ) | 0 A ( 0 ) 0 BW 0 . 7 0 7 A ( 0 ) 0 Q ( b ) | A (j ) | 0 01 R 2 02 03 ( c ) 圖 425 (a)電路; (b)幅頻特性; (c)調(diào)節(jié) R2,幅頻特性移動 4.3.4 帶阻濾波電路 (
6、BEF) 作用是阻止某一頻段內(nèi) 的信號通過 , 達到抗干擾 的目的,又名 陷波器 。 電路由 低通 和 高通 濾波電 路 并聯(lián) 而成,其思路是: 低通 高通 fH fL f0 阻 帶 雙 T帶阻濾波電路如圖: LPF HPF 頻率特性為 : uo ui 式中 為中心頻率 特性曲線是 : BW 由圖可知 ,Q值越大 , 阻帶 寬度越窄 用帶通和相加器組成的帶阻濾波器其框圖如圖 4 27所示。 例如,采用圖 4 25(a)的帶通濾波器和相加器組合便構(gòu)成 帶阻濾波器。因為 22 1)( o o o uf s Q s s Q A sA (3 38) B P F u o 圖 4 27 用帶通濾波器和相加
7、器組成帶阻濾波器 只要令 A=-1(即令圖 425(a)中的 R5=2R1), 則 2 0 02 2 0 2 2 0 02 0 1)( s Q s s s Q s s Q sA uf (4 39) u i A 2 C 4 C 3 R 5 R 1 R R u o R f A ( 0 ) 1 2 0 0 k 0 .2 2 4 0 0 k A 1 0 .2 2 1k 10k 10k 10k R 2 圖 428 50Hz陷波器電路 1 V / 5 0 H z / 0 D e g 1 V / 1 . 5 H z / 0 D e g R / 1 k / 5 1 % 12V 741 10k 10k 12V
8、10k 741 400k 0 .2 2 0 .2 2 200k 圖 429 50Hz陷波器的幅頻特性及輸入輸出波形 4 2 5 全通濾波器的幅頻特性 是平行于頻率軸的直線, 所以它對頻率沒有選擇性。 人們主要利用其相位頻率 特性,作為相位校正電路 或相位均衡電路。圖 4 30所示,是一個一階全通 濾波器或移相器,其傳遞 函數(shù)為 RCj jA CsR CsR sA uf uf a r c t a n2)( 1)( 1 1 )( 1 1 (4 40) (441a) (4 41b) u o R R u i R 1 C 圖 430一階全通濾波器 (移相器 )電路 9 0 0 1 ( ) A ( ) 1
9、/ R 1 C 0 圖 431一階移相器的幅頻特性及相頻特性 U i S 0 U o1 1/ Q U HP U BP A 1 S 0 U o2 U o3 U LP ( 高 通輸出 ) ( 帶 通輸出 ) ( 低 通輸出 ) 圖 432 狀態(tài)變量濾波器的信號流圖表示法 4.4 開關(guān)電容濾波電路 (SCF) 電路 MOS管和小電容組成, 工作原理是 q1=C1u 1 q2=C1u 2 電容 C1的傳輸平均電流為 : TC 電路等效于 : 由此可見,開關(guān)電容濾波 電路頻率特性的特征頻率 僅與 時鐘頻率 和 電容比值 有關(guān)。 由于開關(guān)電容濾波器屬于離散時間系統(tǒng),所以開關(guān)電容濾 波器的分析方法與數(shù)字濾波器類同,主要用差分方程和 Z 變換