模擬電路網絡課件 第四十一節:有源濾波電路

8.5 有源濾波電路

一、有源濾波電路的定義

圖1 濾波電路的一般結構

在實際的電子系統中，輸入信號往往包含一些不需要的信號成份。必須設法將它衰減到足夠小的程度，或者把有用信號挑選出來，為此，可采用濾波器。

濾波器是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制（或大大衰減）無用頻率信號的電子裝置。

以往模擬濾波器主要采用無源R、L和C組成。60年代以來，集成運放得到了迅速的發展，由它和R、C組成的有源濾波電路，具有不用電感、體積小、重量輕等優點。此外，由于集成運放的開環電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出阻抗又很低，構成有源濾波器后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但是，集成運放的帶寬有限，所以有源濾波器的最高工作頻率受運放的限制，這是它的不足之處。

?設濾波器是一個線性時不變網絡，其輸入電壓為v1(t)，輸出電壓為vo(t)，則在復頻域內有

式中A(s)是濾波電路的電壓傳遞函數，一般為復數。對于實際頻率來說s=jw，則有

這里 為傳遞函數的模，j (w)為其相位角。

此外，在濾波器中所關心的另一量是時延t(w)，它定義為

通常用幅頻響應來表征一個濾波器的特性，欲使信號通過濾波器的失真很小，則相位和時延響應亦需考慮。當相位響應j(w)作線性變化，即時延響應為常數時，輸出信號才可能避免相位失真。

二、有源濾波電路的分類?

圖1

通常把能夠通過的信號頻率范圍定義為通帶，而把受阻或衰減的信號頻率范圍稱為阻帶，通帶和阻帶的界限頻率叫做截止頻率。

理想濾波電路在通帶內應具有零衰減的幅頻響應和線性的相位響應，而在阻帶內應具有無限大的幅度衰減 （）。按照通帶和阻帶的相互位置不同，濾波電路通常可分為以下幾類：

低通濾波電路的幅頻響應曲線中，A0表示低頻增益，為增益的幅值。由圖可知，它的功能是使從零到某一截止角頻率的wH的低頻信號通過，而對于大于wH的所有頻率則完全衰減，其帶寬BW=wH。

高通濾波電路的幅頻響應曲線，在0

帶通濾波電路的幅頻響應曲線中，wL為低邊截止角頻率，wH為高邊截止角頻率，wO為中心角頻率。它有兩個阻帶：0wH，因此帶寬BW=wH–wL。

帶阻濾波電路的幅頻響應曲線中，它有兩個通帶：0wL，和一個阻帶：wHwL也是有限的。

帶阻濾波電路抑制頻帶中點所在角頻率wo也叫中心角頻率。

全通濾波電路沒有阻帶，它的通帶是從零到無窮大，但相移的大小隨頻率改變。

各種濾波電路的實際頻響特性與理想情況有差別，設計者的任務是，力求向理想特性逼近。