滤波电路的概述和应用

1.分类

电子电路的输入信号中通常包含很多的频率成份，其中有需要的和不需要的频率分量，不需要的频率分量对电子电路工作构成不良影响（如高频干扰和噪声）。滤波器的作用是允许规定频率范围内的信号通过，而规定频率范围外的信号不能通过（实际是受到很大削弱），理想滤波电路的频率特性应该是矩形。

按其工作频率的不同，滤波器可分为：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。

2.无源滤波器

利用电阻、电容等无源元件可以构成简单的滤波电路，成为无源滤波器。图9-31a和9-31b所示为低通滤波器和高通滤波器。

图9-31 无源低通、高通及其幅频特性

由图9-31a可得

由图9-31b可得

式中，，称为截止角频率。根据式（9-38）、式（9-39）可分别作出它们的幅频特性，如图9-31c和图9-31d所示。无源滤波器存在的主要问题是：电路的增益小，最大仅为1；带负载能力差。(www.xing528.com)

将无源滤波电路和比例运算电路结合起来，可组成有源滤波电路，有源滤波电路能够克服无源滤波电路的缺点。

3.滤波电路的主要参数

1）通带电压增益A_up。滤波电路的通带电压增益应为常数。

2）通带截止频率f_P。实际滤波电路的f_P分别用下限截止频率f_L和上限截止频率f_H表示，这两个f_P工程上定义为电压增益下降到A_up的（图9-32中虚线所标）时所对应的频率。带通和带阻滤波电路有两个f_P，即f_L和f_H。

3）特征频率f₀。它只与滤波电路的电阻和电容元件的参数有关。对带通（带阻）电路，f₀又是通带（阻带）内电压增益最大（最小）点的频率，所以亦称通带或阻带的中心频率。

图9-32 4类滤波电路的理想和实际频率特性

a）低通（LPF） b）高通（HPF） c）带通（BPF） d）带阻（BEF）

4）通带（阻带）宽度。它是带通（带阻）电路的上下限频率之差，即f_BW=f_H-f_L。

5）等效品质因数Q。它说明了滤波电路频率特性的形状。例如，对频率特性出现谐振峰的低通电路，。对于带通（带阻）电路，Q=f₀/f_BW，即Q是中心频率f₀与带宽之比。