5.3 有源滤波电路

第 5 章　线性集成电路的应用 5.3有源滤波电路引　言 5.3.1 有源低通滤波电路 5.3.2 有源高通滤波电路 5.3.3 有源带通滤波电路

第 5 章　线性集成电路的应用 一阶滤波器按传递函数分二阶滤波器 : N阶滤波器理想滤波器的频率特性 · · · · 通阻阻通阻通阻通阻通 f f f f 低通高通带通带阻引　言滤波电路 — 有用频率信号通过，无用频率信号被抑制的电路。分类：按处理方法分硬件滤波按构成器件分无源滤波器按所处理信号分模拟滤波器软件滤波数字滤波器有源滤波器低通滤波器按频率特性分高通滤波器带通滤波器带阻滤波器

第 5 章　线性集成电路的应用 · · · Rf R1 8 · R · C · · · -20 dB /十倍频 f fH 5.3.1 有源低通滤波电路(LPF—Low Pass Filter) 一、一阶LPF 其中，Auf = 1 + Rf /R1 — 通带放大倍数 fH = 1/2RC — 上限截止频率归一化幅频特性 0 -3

第 5 章　线性集成电路的应用 · Rf · 10 –40 dB/ 十倍频 R1 0 8 R R -10 · · -20 C C -30 -40 1 f / fH 二、二阶 LPF 1. 简单二阶 LPF 通带增益： Auf = 1 + Rf/R1 问题：在 f = fH附近，输出幅度衰减大。改进思路：在提升 fH附近的输出幅度。

第 5 章　线性集成电路的应用 · · Rf · R1 8 · R R Q = 5 C C 10 Q = 2 0 –40 dB/十倍频 -3 Q = 1 -10 Q = 0.707 -20 · -30 · f / fn 1 -40 · 2. 实用二阶 LPF 特征频率： Q = 1/(3 - Auf) Good! Q — 等效品质因数 Auf = 3 时 Q   正反馈提升了 fn 附近的Au。电路产生自激振荡当 Q = 0.707 时，fn = fH。

第 5 章　线性集成电路的应用 Rf R1 8 R R C C · · 例 5.3.1 已知 R=160 k，C = 0.01 F， R1=170 k， Rf =100 k，求该滤波器的截止频率、通带增益及 Q 值。 [解] 特征频率： Q = 1/(3 - Auf) = 1/(3- 1.588) = 0.708 Q = 0.707 时， fn = fH 上限截止频率： fH = 99.5 Hz

第 5 章　线性集成电路的应用 · Rf Q = 5 R1 Q = 2 8 10 C C 0 Q = 1 -3 Q = 0.707 R R -10 -20 -30 -40 · 1 f / fn · 5.3.2有源高通滤波电路(HPF—HighPassFilter) 通带增益： Auf = 1 + Rf /R1 Q = 1/(3 - Auf) Auf = 3 时， Q  ，电路产生自激振荡二阶低通、高通，为防止自激，应使 Auf < 3。

第 5 章　线性集成电路的应用 · Rf R1 8 R C1 · · f R3 C fH R2 f fL f fL fH 5.3.3有源带通滤波电路(BPF—Band Pass Filter) 构成思路： = C = 2R = R LPF BPF 中心频率：等效品质因素： Q = 1/(3 - Auf) f0 fH > fL 通频带： BW = f0 /Q 要求R3 C1 > RC 最大电压增益： Au0= Auf /(3 - Auf)

第 5 章　线性集成电路的应用 Rf R1 8 · · R C1 R3 R2 C 例5.3.2 已知 R=7.96 k，C = 0.01 F， R3=15.92 k， R1=24.3 k，Rf =46.2 k 求该电路的中心频率、带宽 BW及通带最大增益 Au0。 [解] Q = 1/(3 - Auf) = 1/(3- 2.9) = 10 BW = f0 /Q = 2 000 /10 = 200 (Hz) Au0= Auf /(3 - Auf) = 2.9 /(3 - 2.9 )= 29

5.3 有源滤波 电路