活用集成运放的有源滤波电路及其特点

滤波电路是一种能使有用频率信号通过而同时抑制（或衰减）无用频率的电子装置。实用电路中主要用于信号处理、抗干扰等。与其他滤波电路相比，集成运放组成的有源滤波电路具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点，并具有一定的电压放大和缓冲作用，因此其获得了迅速发展。但目前因为集成运放的带宽有限，所以目前有源滤波电路的工作频率还不能做得很高。

1.定义

滤波电路的一般结构如图5.4.1所示，假设滤波电路是一个线性时不变网络，则在复频域内有

其中Au（s）是滤波电路的电压传递函数，一般为复数。对于实际频率来说s=jω，则有

这里为传递函数的模，φ（）ω为其相位角。

图5.4.1　滤波电路的一般结构图

2.滤波电路的分类

对于幅频响应，通常把能够通过的信号频率范围定义为通带，而把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫作截止频率。

通常，按照滤波电路的工作频带滤波电路分为低通滤波电路（LPF）、高通滤波电路（HPF）、带通滤波电路（BPF）、带阻滤波电路（BEF）和全通滤波电路（APF），其特性如图5.4.2所示。

（1）低通滤波电路。(https://www.xing528.com)

其幅频响应如图5.4.2（a）所示，图中A0表示低频增益，|A|为增益的幅值。由图可知，它的功能是通过从零到某一截止频率fp的低频信号，而对于频率大于fp的所有频率则给予衰减，因此其带宽BW=fp。

（2）高通滤波电路。

其幅频响应如图5.4.2（b）所示。由图可以看到，在0 ＜ f ＜ fp范围内的频率为阻带，高于fp的频率为通带。从理论上来说，它的带宽BW=∞，但实际上，由于受有源器件和外接元件以及杂散参数的影响，带宽受到限制，高通滤波电路的带宽也是有限的。

（3）带通滤波电路。

其幅频响应如图5.4.2（c）所示。图中fp1为下限截止频率，fp2为上限截止频率。由图可知，它有两个阻带：0 ＜ f ＜ fp1和f ＞ fp2，因此带宽BW=fp2-fp1。

（4）带阻滤波电路。

其幅频响应如图5.4.2（d）所示。由图可知，它有两个通带：0 ＜ f ＜ fp1及f ＞ fp2，和一个阻带：fp1＜ f ＜ fp2。因此它的功能是衰减fp1到fp2间的信号。同高通滤波电路相似，由于受有源器件带宽等因素的限制，通带f ＞ fp2也是有限的。

（5）全通滤波电路。

没有阻带，它的通带是从零到无穷大，但相移的大小随频率改变。如图5.4.2（e）所示。

图5.4.2　有源滤波电路