第十六章 有源滤波器(2)

第8讲

第17章 集成运算放大器 17.3 有源滤波器 17.6 集成功率放大器

17.7 运算放大器电路中的负反馈

17.3 有源滤波器17.3.1 概述所谓滤波器:就是一种选频电路.选出有用的信号, 而抑制无用的信号,使一定频率范围内的信号能顺 利通过,衰减很小;而在此频率范围以外的信号不 易通过,衰减很大.

上册中讲过的RC电路是无源滤波器,将RC 电路接到运算放大器的同相输入端,称为有 源滤波器(因为运算放大器是有源元件)

滤波电路的种类: 按信号性质: 模拟滤波器和数字滤波器 按所用元件: 无源滤波器和有源滤波器 按频率范围:

低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器3

按阶数:

一阶,二阶 … 高阶

有源滤波器优点:

体积小. 效率高.

频率特性好.

传递函数、幅频特性U i ( j )

filter

U o ( j )

传递函数：Uo T( j ) o i Ui U i ( j )Uo T( j ) Ui

U o ( j )

幅频特性 相频特性5

( ) o i

滤波器分类(按频率特性进行分类):Uo Ui

低通

Uo Ui

高通

Uo Ui

Uo Ui

带通

带阻

6

复习

一阶RC低通滤波器(无源)

R

Ui

C

Uo

1 Uo j C 1 1 1 1 j RC Ui R 1 j j C 0传 递 函 数

1 0 RC1 2 1 ( ) 0 7

T( j )

1 1 j 0

幅 频 特 性

T( j )

幅频特性、幅频特性曲线T( j ) Uo Ui

R

1 2 1 ( ) 0

Ui

C

Uo

1

0.707

此电路的缺点：

1、带负载能力差。

2、无放大作用。3、特性不理想，边沿不陡。

0

0截止频率

通频带宽度(带宽)Uo Ui带宽:0 - 00.707

1 0 RC

1

设R=10k ,C为下列各值时的 带宽:

0

0截止频率

C1 F 0.047 F 0.01 F

fo16Hz 340Hz 1600Hz9

17.3.2 有源滤波器1.一阶有源低通滤波器RF R1

R1 U Uo R1 R F

Ui

R

+ +C

Uo

1 j C U Ui 1 R j C

1 Ui RC 1 j C

U U 传 递 函 数

Uo

RF 1 (1 ) RC R 1 1 j C Ui

传递函数中出现 的一次项,故称为一 阶滤波器 10

幅频特性及幅频特性曲线 传 RF 1 递 Uo (1 ) 函 RC R 1 1 j C U Ui i 数

RF R1

R

+ +C

Uo

Uo RF 幅频特性： U (1 R ) i 1

1 2 1 ( ) 01+RF/R1Uo Ui

1 ( 0 ) RC 相频特性： arg 0

0.707(1+RF/R1)

0

0

电路特点: 1、 0 时： U o (1 R F ) Ui R1U R 1 2、 0 时： o (1 F ) Ui R1 2

有放大作用

幅频特性与一阶无 源低通滤波器类似

3、 时：

Uo 0 Ui

4、 运放输出，带负载能力强。12

2. 一阶有源高通滤波器高通 R1

RF

Ui

+ +R

Uo

R1 U Uo R1 R F

C

1 R j C U Ui 1 R j C

1 1 Ui – 1 j C

RC

低通 R1

RF + C

+

Uo

U U 传 递 函 数

Ui

R

Uo

RF 1 (1 ) – 1 R 1 1 j C Ui 13 RC

幅频特性及幅频特性曲线 传 递 函 数

RF R1

Uo

RF 1 (1 ) 1 – R 1 1 j C Ui RC

+

Uo

Ui

+ C R

Uo RF 幅频特性： U (1 R ) i 1

1 1 ( 0 0 )2Uo Ui

相频特性：

o arg

1+RF/R1

0.707(1+RF/R1)

0

0

电路特点: 1、 0 时：Uo 0 Ui

0 时： U o (1 R F ) 1 2、 Ui R1 2

1、 时： U o (1 R F ) Ui R14、 运放输出，带负载能力强。15

3.二阶有源低通滤波器RF R1

Ui

R P R C

+

U o A F U ,AF=1+RF/R1

+C

U o Ui U P U P U U P Uo 1 R R j C 1 j C U UP UP 1 1 j RC R j C

1

Uo

Ui

2 2 1 ( ) j o o

AF

1 1 (3 AF ) , o 2 RC16

传递函数中出现 的二次项,故称为二阶滤波器