滤波电路基础知识介绍

7.3.1.1　定义

滤波电路的一般结构如图7.3.1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

图7.3.1　滤波电路的一般结构图

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，()φω为其相位角。

7.3.1.2　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做截止频率。

通常，滤波电路按照工作频带不同可分为低通滤波电路（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7.3.2所示。

图7.3.2　滤波器特性

1.低通滤波电路(www.xing528.com)

低通滤波电路的幅频响应如图7.3.2（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的所有信号则给予衰减，因此其带宽BW = fp。

2.高通滤波电路

高通滤波电路的幅频响应如图7.3.2（b）所示。由图可以看到，在0～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

带通滤波电路的幅频响应如图7.3.2（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

带阻滤波电路的幅频响应如图7.3.2（d）所示。由图可知，它有两个通带0 ＜ f ＜ fp1及f ＞ fp2，一个阻带fp1＜ f ＜ fp2。因此它的功能是衰减fp1～ fp2之间的信号。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

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7.3.2（e）所示。

前面介绍的是滤波电路的理想情况，进一步讨论会发现，各种滤波电路的实际频响特性与理想情况是有差别的，设计者的任务是努力向理想特性逼近。

图7.3.3　低通滤波电路的实际幅频特性

7.3.1.3　实际滤波电路的幅频特性

图7.3.2所示的滤波电路的理想幅频特性在实际应用中是不存在的，通常在滤波电路中通带到阻带都有一段放大倍数衰减较快的区域，也称之为过渡带。图7.3.3所示为低通滤波电路的实际幅频特性，如果定义通带中输出电压与输入电压之比为通带放大倍数，即是频率等于零时输出电压与输入电压之比；当的频率为通带截止频率fp，从fp到

接近零的频段称为过渡带，使趋近于零的频段称为阻带。过渡带愈窄，电路的选择性愈好，滤波特性愈理想。

分析滤波电路，就是求解电路的频率特性。对于LPF、HPF、BPF和BEF，就是求解、fp和过渡带斜率。