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模拟有源滤波器

2024/2/28 18:41:05发布18次查看
1.描述滤波器的动态特性的有3种形式:
(1)单位冲激响应:
x(t)=δ(t),y(t)=h(t)
(2)传递函数
(3)频率特性
2.滤波器的种类
有源滤波器按幅频特性可分为低通、高通、带通和带阻4种类型。
(1)低通滤波器(lowpass filter):低于截止频率fc的频率可以通过,高频率成份被滤掉。
(2)高通滤波器(highpass filter):高于截止频率fc的频率可以通过,低频成份被滤掉。
(3)带通滤波器(bandpass filter):只有高于fl低于fh的频率可以通过,其它成份均被滤掉。
(4)带阻滤波器(bandreject filter):在fl与fh之间的频率被滤掉,其它成份均可以通过。作为特例,只有特定频率成分可以通过的滤波器被称为陷波滤波器(notch filter)。
类 型
传 递 函 数
性 能 参 数
低通
h0:任意增益因子 ?
wc:低通、高通滤波器截止角频率 ?
w0 :带通、带阻中心频率 q:品质因素
高通
带通
带阻
3.滤波器的阶数和特性
巴特沃思: 通带内幅频曲线的幅度平坦,最平幅度逼近,相移与频率的关系不是很线性的,阶跃响应有过冲。
切比雪夫: 下降最陡,但通带之间幅频曲线有波纹。
贝塞尔:相移和频率之间有良好的线性关系,阶跃响应过冲小,但幅频曲线的下降陡度较差。
4.滤波器的电路结构
无限增益多重反馈滤波器电路
电压控制电压源(vcvs)电路
典型滤波器的设计
例2.1-1 二阶无限增益多重反馈低通滤波器的设计。假设滤波器的通带增益a0=1,截止频率fc=3.4khz,q为0.707。
电路结构
传递函数
解:
与比较
令c1=nc2 ,a0= 则
代入q的表达式
得:
取n=4q2(1+a0),上式可进一步简化为:
令可得到滤波器中各项参数的计算公式为
c1=4q2(1+a0)c2
r1=r0/(2q a0)
r2= a0×r1
r3= r0/[2q (1+a0)]
由此可见,只要确定c2的值,其余的参数可随之确定。
(1)首先决定c2的容量,再根据电容容量,用r0=1/2πfcc2公式计算基准电阻r0。选取c2值为2200pf,则基准电阻r0=1/2πfcc2=21.29kω。
(2)计算c1的电容值,c1=4q2(1+a0)c0=8797 pf
(3)计算r1的电阻值,r1=r0/(2q a0)=15.05 kω
(4)计算r2的电阻值,r2= a0×r1=15.05 kω
(5)计算r3的电阻值,r3= r0/[2q (1+a0)]=7.53 kω
各电阻、电容取标称值以后滤波器原理图
二阶低通滤波器幅频特性仿真结果
例2.1-2 二阶无限增益多重反馈高通滤波器的设计。设滤波器通带增益a0=1,截止频率fc=300hz,q为0.707。
解:取基准电容c0=0.033uf,则基准电阻r0=1/(2πfcc0)=16.076kω,
c1=c2=c0=1/(2πfcr0)=0.033uf
c3= c0/a0=0.033uf
r1=r0/[q(2+1/a0)]=7.58 kω
r2=r0q(1+2a0)]=34.097kω
各电阻、电容取标称值以后滤波器原理图
二阶高通滤波器幅频特性仿真结果
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