? ? ? ? 信號通常會參雜很多干擾信號,濾波是信號處理中的一個重要前提步驟,濾波電路又稱為濾波器,它的作用是盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分,保留其直流成分,使輸出電壓紋波系數降低,波形變得比較平滑。換句話說,凡是可以使信號中特定的頻率成分通過,而極大地衰減或抑制其他頻率成分的裝置或系統都稱之為濾波器。
僅由電阻、電容、電感這些無源元件組成的濾波電路稱為無源濾波器。如果濾波電路中含有有源元件,如集成運放等,則稱為有源濾波器。
而低通濾波器的基本電路特點是,只允許低于截止頻率的信號通過。 一階有源低通濾波電路是最簡單濾波電路, 一階有源低通濾波電路也是組成二階、高階有源低通濾波電路的最小單元。
一階有源低通濾波電路分析:A
因為 Vs1 的周期大于 Vs2 ,所以最后輸出將 Vs2 濾去,并將原輸入放大,得到V0。
一階有源低通濾波電路分析:B
見下圖1(a)所示電路為一階有源低通濾波電路。
圖1(a) 電路圖圖1(b) 頻幅特性
由RC電路可知
(1)
根據同相比例運算電路的運算關系,有=(1+),故濾波器的電壓傳遞函數為
(2)
令,即,上式可變為
(3)
當f=0時, ,其中為電路的通帶放大倍數。
當f=f0時,。
當f=∞時,。
其幅頻特性如圖1(b)所示。
一階低通Butterworth濾波電路
下圖a和b是用運算放大器設計的兩種一階Butterworth濾波電路的電路。圖a是反相輸入一階低通濾波器,實際上就是一個積分電路,其分析方法與一階積分電路相同。
一階有源低通濾波器升級二階有源低通濾波器
為改善濾波效果,使f》fo時,信號衰減的更快,一般在圖1(a)所示的一階低通濾波器的基礎上再增加一級RC電路就構成二階有源低通濾波器,如圖2所示。
圖2(a) 電路圖圖1(b) 頻幅特性
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