有源滤波电路设计总结

     摘要：滤波器滤波器

　　凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信装备和各类操纵系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最复杂要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。 [全文]

是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。在运算放大器运算放大器

　　运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出的高增益电压放大器。在实际电路中，通常结合反馈网络和不同的反馈方式，共同组成某些功能和特性不同的模块，这些模块是各种电子电路中最基本的环节。可见运放在电子电路中的应用之广。 [全文]

广泛应用以前滤波电路主要采纳无源电子元件一电阻电阻

　　电阻，物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体，简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。 [全文]

、电容电容

　　电容（或电容量, Capacitance）指的是在给定电位差下的电荷储藏量；记为C，国际单位是法拉（F）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上；造成电荷的累积储存，最常见的例子就是两片平行金属板。也是电容器的俗称

、电感电感

　　能产生电感作用的元件统称为电感原件，经常直接简称为电感。电感器在电子制作中虽然使用得不是很多，但它们在电路中同样重要。我们认为电感器和电容器一样，也是一种储能元件，它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量。 [全文]

连接而成，由于电感体积大而且粗笨导致整个滤波器滤波器

　　凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信装备和各类操纵系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最复杂要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。

功能模块体积大而且粗笨。本文介绍由集成运算放大器、电阻电阻

　　电阻，物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体，简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。

和电容设计有源滤波器有源滤波器

　　有源滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，它可以克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点，获得比无源滤波器更好的补偿特性，操纵精度高、治理效果好，已逐渐成为谐波治理的重要技术手段和今后谐波治理领域的进展方向。

，着重讲解低通、高通、带通滤波电路。

　　1. 一阶有源滤波电路

　　电路设计图如图1所示，通带电压增益A0等于同相比例放大电路的电压增益Avf，即：A0=Avf=l+Rf／Rl，而从对RC低通电路的分析可知Vp(s)=Vi(s)／(1+sRC)，故可导出电路的传递函数为：A(s)=V0(s)／Vi(s)=Avf／(1+s／ωn)，式中ωn=l／(RC)，ωn是特征角频率。令s=jω可得：。当ω=ωn时就是-3dB截止频率，当ω=1Oωn时衰减率是20dB／十倍频程，可见一阶滤波器的滤波效果还不够好，若要求滤波响应以更高的衰减率衰减，则需采纳高阶次滤波。

　　在图1中将R和C交换位置即是一阶高通滤波电路，如图2所示，对应的幅频响应为当ω=ωn时就是-3dB截止频率，当ω=ωn／10时衰减率是20dB／十倍频程。

　　2 二阶有源滤波电路

　　电路设计图如图3所示，如前所述，同相比例放大电路的电压增益就是低通滤波器低通滤波器

　　低通滤波器是指车载功放中能够让低频信号通过而不让中、高频信号通过的电路，其作用是滤去音频信号中的中音和高音成分，增强低音成分以驱动扬声器的低音单元。由于车载功放大部分都是全频段功放，通常采纳AB 类放大设计，功率损耗比较大，所以滤除低频段的信号，只推动中高频扬声器是节省功率、保证音质的最佳选择。此外高通滤波器经常和低通滤波器成对出现，不论哪一种，都是为了把一定的声音频率送到应该去的单元。 [全文]

的通带电压增益，即A0=Avf=1+Rf／R1。

　　运放的同相输入端电压关系为：

　　联立上述三个方程可得到计算电路的传递函数表达式：

　　很显然这是低通滤波电路的基本幅频特性。当Q>O．707时，幅频响应图像将出现峰值，当Q≤0．707时，幅频响应比较平坦。令Q=O．707，当ω／ωn=1时，20lg|A(jω)／AVF|=3dB：当ω／ωn=10时，20lg|A(jω)／AVF|=-40dB。将二阶低通滤波特性与一阶低通滤波特性相比较，不难发现，二阶比一阶低通滤波电路的滤波效果要好很多。由此推断，若阶数越高，幅频响应特性曲线越接近理想状况。

　　若将图3中的R和C互换，就可得到二阶有源高通滤波电路，如图4所示。

　　由于二阶高通和低通电路在结构上存在对偶关系，它们的传递函数和幅频响应也存在对偶关系，用1／(sRC)替换sRC可得二阶高通滤波电路的传递函数为：

　　3 二阶带通滤波电路

　　由理想滤波电路图可知，将低通与高通滤波电路相串联就可构成带通滤波电路，前提条件是低通滤波电路的截止频率大于高通滤波电路的截止频率。带通滤波电路如图5所示。

　　通过以上类似计算可得带通滤波电路的传递函数为：

　　这就是带通滤波电路的通带电压增益。

  来源:zhouxiao

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