有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。它是在运算放大器的基础上增加一些R,C 等无源元件而构成的。与无源滤波器相比,具有体积小、重量轻、质量高、成本低等优点,被广泛应用于通信、测量及控制系统等领域。根据工作信号的频率范围,有源滤波器通常分为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(BEF)4 种类型。它们的幅频特性曲线如图4.6.1 所示。
具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的,只能用实际的幅频特性去逼近理想的情况。图4.6.1 中每个特性曲线均分为通带和阻带两部分,在通带和阻带之间都有过渡带,过渡带越窄,过渡带幅频特性曲线衰减斜率的值越大,则电路的选择性越好,滤波特性越理想。
1)低通滤波器(LPF)
低通滤波器是用来通过低频信号,衰减或抑制高频信号的。如图4.6.2(a)所示为典型的二阶有源低通滤波器电路图。它由两级RC 滤波环节与同相比例运放组成,其中第一级电容C 接至输出端,引入适量的正反馈,以改善幅频特性。如图4.6.2(b)所示为二阶低通滤波器的幅频特性曲线。
电路性能参数如下:
图4.6.1 4 种滤波器的频率特性示意图
图4.6.2 二阶低通滤波器
2)高通滤波器(HPF)
高通滤波器是用来通过高频信号,衰减或抑制低频信号的。只要将如图4.6.2(a)所示低通滤波器中起滤波作用的电阻、电容互换,即可变成二阶高通滤波器,如图4.6.3(a)所示。高通滤波器与低通滤波器相反,其频率响应和低通滤波器是“镜像”关系,仿照LPF 分析方法,不难求得HPF 的幅频特性。如图4.6.3(b)为二阶高通滤波器的幅频特性曲线,可见它与二阶低通滤波器的幅频特性曲线有“镜像”关系。
电路性能参数如下:
图4.6.3 二阶高通滤波器(www.xing528.com)
3)带通滤波器(BPF)
带通滤波器的作用是只允许某一个通频带范围内的信号通过,比通频带下限频率低的和比上限频率高的信号均加以衰减和抑制。典型带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。如图4.6.4(a)所示。
电路性能参数如下:
图4.6.4 二阶带通滤波器
此电路的特点是改变R4和Rf的比例就可以改变频率而不影响中心频率。
4)带阻滤波器(BEF)
带阻滤波器和带通滤波器相反,即在规定的频带内,信号不能通过(或受很大衰减或抑制),而在频带外,信号则顺利通过。如图4.6.5 所示,在双T 网络后加一级同相比例运算就构成了基本的二阶有源带阻滤波器。
图4.6.5 二阶带阻滤波器
电路性能参数如下:
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