4.2模拟滤波器

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模拟滤波器 模拟滤波器

滤波器的作用是选择需要的信号,滤掉不需要的信号。

滤波器最小衰减的频段称为通频带。

滤波器最大衰减的频段称为阻频带。

位于通频带与阻频带 界限上的频率fC称为截 止频率,滤波器根据 通频带的不同可分为:

1.低通滤波器 能传输0~fC 频带内的信号;

2.高通滤波器 能传输fC~∞ 频带内的信号;

3.带通滤波器 能传输f1~f2 频带内的信号;

4.带阻滤波器 不能传输由f1~f2 频带内的信号; 根据元件的性质可分为

RC滤波器 由电阻和电容组成;

按滤波器电路内有无放大器可分为:

输出 输入 dB1.0

输出 输入 dB1.0

有源滤波器 无源滤波器

输出 输入 dB1.00 fc f

(a)理想的低通滤波0fcf

(b)理想的没有损耗的 频率特性曲线0fcf

(c)滤波器元件有损耗 的特性曲线

滤波器的工作特性主要决定于电路的衰减、相位移、阻抗及频率特性的优劣。 RC低通滤波器

1. RC低通滤波器 RC低通滤波器主要是由一个电阻和一个电容构成。

RC低通滤波器的典型电路和衰减频率特性曲线。 RC低通滤波器fc 称为滤波器截止频率,输出信号u1和输入信号ui的比值为3分贝, 则低通滤波器的通频带为0~fC 。

RC低通滤波器和RC积分电路相似,只是RC低通滤波器的工作段 是RC积分电路的非积分区,而它的阻频带则是RC积分电路的积分 工作区。 RC低通滤波器

当应用一个RC低通滤波器衰减不够时,也可用 两个RC滤波器网络串接起来,以提高滤波效果。 RC高通滤波器 2. RC高通滤波器

RC高通滤波器是由一只电容和一只电阻构成。

RC高通滤波器电路和它的衰减频率特性曲线。 RC高通滤波器

RC高通滤波器与低通滤波器相比,只是把R和C对换一个位置。

在同样截止频率fC时,u1 /ui 比值为-3分贝。

RC高通滤波器与微分电路相似,微分电路用的是阻频带区, 而高通滤波器用的是非微分区间。 RC高通滤波器

作用:主要是排除一些低频干扰。

如低频输出电压的晃动,如车辆和船舶 的低频摇摆等。

为了满足位移传感器的工作条件,必须利用高通滤波器排 除低频成分。 带通滤波器和带阻滤波器

低通滤波器截止频率fC2大于高通滤 波器截止频率fC1时,它们串联起来 就组成带通滤波器。

高通滤波器截止频率fC1大于低通滤 波器截止频率fC2时,它们并联起来 就组成带阻滤波器。

带通滤波器的主要工作性能。 带通滤波器

1、带通滤波器的基本参数

a. 带通滤波器的高端截止频率fC2 称为上截止频率,低端截止频率 fC1称为下截止频率。

b.中心频率f0的定义: 对于恒带宽滤波器,取算术平均值,即=f0

1 2 ( fC2+fC1)

对恒百分比带宽滤波器,取几何平均值,即 =f0fC2 ? fC1 带通滤波器

滤波器的带宽定义:

3dB带宽,也称为半功率带宽,记作B3,

即B3=fC2-fC1

百分比带宽或相对带宽,记作b,即

b = B3 = fC 2 ? fC1 ×100%f0f0

形状因子,记作SF,即SF=

B60 B3

SF值小,表明滤波器的带宽选择性好。

对于理想带通滤波器,

有SF=1;

实际带通滤波器,一般能实现SF<5~7等。 带通滤波器

2、恒带宽滤波器及恒百分比带宽滤波器

恒带宽滤波器,取绝对带宽等于常数,即B3=fC2-fC1=常数

恒百分比带宽滤波器,取相对带宽等于常数,即

b = B3 = fC 2 ? fC1 ×100% =常数f0f0

恒带宽滤波器不论中心频率 f0 取何值,均有相同的带宽。

恒百分比带宽滤波器的带宽则随 f0 的升高而增加。 模拟滤波器

这一节主要掌握的知识点: 1、掌握高通滤波器和低通滤波器的工作原理 2、掌握截止频率(半功率点、-3dB)在滤波器中的物理意义 3、掌握带通滤波器的基本参数的定义

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