模拟电路网络课件 第四十一节:有源滤波电路

模拟电路网络课件 第四十一节:有源滤波电路

8.5 有源滤波电路

一、有源滤波电路的定义

图1 滤波电路的一般结构

在实际的电子系统中，输入信号往往包含一些不需要的信号成份。必须设法将它衰减到足够小的程度，或者把有用信号挑选出来，为此，可采用滤波器。

滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制（或大大衰减）无用频率信号的电子装置。

以往模拟滤波器主要采用无源R、L和C组成。60年代以来，集成运放得到了迅速的发展，由它和R、C组成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外，由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出阻抗又很低，构成有源滤波器后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但是，集成运放的带宽有限，所以有源滤波器的最高工作频率受运放的限制，这是它的不足之处。

 设滤波器是一个线性时不变网络，其输入电压为v1(t)，输出电压为vo(t)，则在复频域内有

式中A(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=jw，则有

这里 为传递函数的模，j (w)为其相位角。

此外，在滤波器中所关心的另一量是时延t(w)，它定义为

通常用幅频响应来表征一个滤波器的特性，欲使信号通过滤波器的失真很小，则相位和时延响应亦需考虑。当相位响应j(w)作线性变化，即时延响应为常数时，输出信号才可能避免相位失真。

二、有源滤波电路的分类 

图1

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。

理想滤波电路在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减 （）。按照通带和阻带的相互位置不同，滤波电路通常可分为以下几类：

低通滤波电路的幅频响应曲线中，A0表示低频增益，为增益的幅值。由图可知，它的功能是使从零到某一截止角频率的wH的低频信号通过，而对于大于wH的所有频率则完全衰减，其带宽BW=wH。

高通滤波电路的幅频响应曲线，在0

带通滤波电路的幅频响应曲线中，wL为低边截止角频率，wH为高边截止角频率，wO为中心角频率。它有两个阻带：0wH，因此带宽BW=wH–wL。

带阻滤波电路的幅频响应曲线中，它有两个通带：0wL，和一个阻带：wHwL也是有限的。

带阻滤波电路抑制频带中点所在角频率wo也叫中心角频率。

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。

各种滤波电路的实际频响特性与理想情况有差别，设计者的任务是，力求向理想特性逼近。