目錄

一、無源濾波電路

1.低通濾波電路

2.高通濾波電路

3.帶通濾波電路

二、有源濾波器

1.一階有源低通濾波電路

2.一階有源高通濾波器

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濾波的作用就是使有用的信號通過，而使無用的信號不通過，可以說是最基本，也是最重要的電路之一了。按照通過或者衰減的信號頻率范圍，可以分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器；按照濾波器的階數可以分為一階濾波器、二階濾波器和高階濾波器；按照是否含有源器件，又可以分為有源濾波器和無源濾波器。

一、無源濾波電路

1.低通濾波電路

如圖1所示，傳遞函數

對于實際頻率，有s=jω=j2πf，并令，則有

?

圖1 RC低通濾波電路

幅值（模）如下，表示隨變化的特性，稱為幅頻特性

相角如下，表示φ(ω)隨ω變化的特性，稱為相頻特性

幅值和相角與頻率的關系如表1所示

表1

由以上可知，當輸入信號的頻率f<fH時，電壓傳輸系數的幅值AVH最大，即低頻信號能夠不衰減地傳輸，也不產生相移。當f=fH時，AVH下降到0.707（3dB），且產生-π/4相移。當f>fH時，f越大，AVH降低越多，相移越大，最終趨于-π/2（負號表示輸出電壓滯后于輸入電壓）。頻率特性如圖1所示。

圖2 RC低通濾波電路的頻率特性

2.高通濾波電路

將低通電路中的電阻和電容替換位置，就可以得到RC高通濾波電路。如圖2所示。

傳遞函數

對于實際頻率，有，并令，則有

圖3 RC高通濾波電路

副值（模）

相角

幅值和相角與頻率的關系如表2所示

表2

同樣，由以上可知，當輸入信號的頻率f>fL時，電壓傳輸系數的幅值AVH最大，即高頻信號能夠不衰減地傳輸，也不產生相移。當f=fL時，AVH下降到0.707（3dB），且產生π/4相移。當f<fL時，f越小，AVL降低越多，相移越大，最終趨于π/2（正號表示輸出電壓滯后于輸入電壓）

圖4 RC高通濾波電路的頻率特性

3.帶通濾波電路

如圖5所示

由，并令，則有

圖5 帶通濾波電路

幅值

相位

當時，輸出電壓是輸入電壓的1/3，且沒有相移。

當等于最大值的70.7%處頻率的上下限之間的寬度稱為通頻帶寬。

注：上述電路又常作為RC振蕩電路中的選頻電路。

二、有源濾波器

為了提高電路的帶負載能力，并實現輸入和輸出級的隔離，常在基本的RC濾波電路后加一個電壓跟隨器，如果還想同時起到放大作用，可以將電壓跟隨器換成同相放大電路。

1.一階有源低通濾波電路

如圖6所示，由一階RC低通濾波電路串聯一個同相放大電路組成，易知：

所以傳遞函數

其中，，表示特征角頻率（截止角頻率）

將代入，

幅值

相位

當ω=0時，

當ω=ω0時，

當時，

圖6 一階有源低通濾波電路

為了改善濾波效果，使噪聲衰減的更快，常將多個RC電路串聯，組成二階、三階或者高階濾波電路，如圖7所示，為二階有源低通濾波電路。

圖7 二階有源低通濾波電路

2.一階有源高通濾波器

如圖8所示，將低通濾波電路中的電阻和電容替換位置，就可以得到高通濾波電路。

由前面的推導易知，傳遞函數

其中ω0=1/RC，為特征角頻率。

幅值

相位

當時，

當時，

當時，

圖8 一階有源高通濾波電路

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的与电容有关的几个滤波电路的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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