工程信號是由不同頻率的正弦波線性疊加而成的,組成信號的不同頻率的正弦波叫做信號的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內的信號成分正常通過,而阻止另一部分頻率成分通過的電路,叫做經典濾波器或濾波電路。
低通濾波器是容許低于截止頻率的信號通過,但高于截止頻率的信號不能通過的電子濾波裝置,有源低通濾波器在濾波電路中使用廣泛。
從濾波器階數可分為一階和高階,階數越高,幅頻特性越陡峭,高階濾波器通常可由一階和二階濾波器級聯而成。
二階有源濾波器的典型結構分析
二階有源濾波器的典型結構如圖1所示。其中,Y1~Y5為導納,考慮到Up=UN,根據KCL可求得:
二階有源低通濾波器分解
? ? ? ? ?二階有源濾波器是一種信號檢測及傳遞系統中常用的基本電路,也是高階慮波器的基本組成單元。常用二階有源低通濾波器的電路型式有壓控電壓源型、無限增益多路反饋型和雙二次型。
上圖中的二階有源濾波器電路由兩節RC濾波電路和同相比例放大電路組成,在集成運放輸出到集成運放同相輸入之間引入一個負反饋,在不同的頻段,反饋的極性不相同,當信號頻率f>>f0時(f0 為截止頻率),電路的每級RC 電路的相移趨于-90o,兩級RC 電路的移相到-180o,電路的輸出電壓與輸入電壓的相位相反,故此時通過電容c 引到集成運放同相端的反饋是負反饋,反饋信號將起著削弱輸入信號的作用,使電壓放大倍數減小,所以該反饋將使二階有源低通濾波器的幅頻特性高頻端迅速衰減,只允許低頻端信號通過。其特點是輸入阻抗高,輸出阻抗低。
傳輸函數為:
最簡單的二階低通濾波器電路圖分析
上面給大家分享了兩個非常簡單的二階低通濾波電路,其實所謂的二階就是為了使輸出電壓在高頻段以更快的速率下降,以改善濾波效果,再加一節RC低通濾波環節,稱為二階有源濾波電路。它比一階低通濾波器的濾波效果更好。二階LPF的電路圖如圖13.06所示,幅頻特性曲線如圖13.07所示。
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與理想的二階波特圖相比,在超過以后,幅頻特性以-40 dB/dec的速率下降,比一階的下降快。但在通帶截止頻率之間幅頻特性下降的還不夠快。
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