9.1

濾波電路的基本概念與分類1.基本概念濾波器：是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制或衰減無用頻率信號的電子裝置。有源濾波器：由有源器件構成的濾波器。濾波電路傳遞函數定義A(s)

Vo

(s)Vi

(s)s

j

時，有

A(j

)

A(j

)

ej

(

)

A(j

)

(

)其中A(j

)

——模，幅頻響應

(

)

——相位角，相頻響應群時延響應d

(

)

d

(

)

(

s)9.1

濾波電路的基本概念與分類2.

分類低通（LPF）高通（HPF）帶通（BPF）帶阻（BEF）全通（APF）end9.2

一階有源濾波電路1.低通濾波電路cA01

sA(s)

傳遞函數c1

(

)2A0A(

j

)

其中同相比例放大系數特征角頻率1

f0A

1

RRRC1c

故，幅頻相應為9.2

一階有源濾波電路2.高通濾波電路低通電路中的R和C交換位置便構成高通濾波電路一階有源濾波電路通帶外衰率慢（-20dB/十倍頻程），與理想情況相差較遠。一般用在對濾波要求不高的場合。end9.3

高階有源濾波電路有源低通濾波電路有源高通濾波電路有源帶通濾波電路二階有源帶阻濾波電路9.3.1

有源低通濾波電路二階有源低通濾波電路傳遞函數1RVFA

1

Rf

Vo

(s)PV

(s)AVFR

1/

sC1/

sCAV

(s)PV

(s)

對于濾波電路，有Vi

(s)

VA

(s)

VA

(s)

Vo

(s)

VA

(s)

VP

(s)

0R

1/

sC

R得濾波電路傳遞函數i

VFAVFV

(s) 1

(3

-

A

)sCR

(sCR)2A(s)

Vo

(s)（二階）（同相比例）2.傳遞函數令

A0

AVFRC1c

稱為通帶增益稱為等效品質因數iV

(s)VFAVF1

(3

-

A

)sCR

(sCR)2A(s)

Vo

(s)3

AVF1Q稱為特征角頻率則cs2c

n

s

2A(s)

QA0

2濾波電路才能穩定工作。VFVF注意：當3

A

02.傳遞函數用

s

j代入，可得傳遞函數的頻率響應：歸一化的幅頻響應)21A0cQc

()2

21

(20lg

A(

j

)

20lg相頻響應c1

(

)2cQ

(

)

arctg3.幅頻響應)21A0cQc

()2

21

(20lg

A(

j

)

20lg歸一化的幅頻響應曲線傳遞函數4.n階傳遞函數為A0A(

j

)

1

(

/c

)2n式中n為階濾波電路階數，c為3dB載止角頻率，A0為通帶電壓增益。9.3.2

有源高通濾波電路1.二階高通濾波電路將低通電路中的電容和電阻對換，便成為高通電路。傳遞函數cs2A(s)

c

s

2QA0

s21A0Q

2(

c

)2

1

(

c

)220lg

A(j

)

20lg歸一化的幅頻響應2.傳遞函數及其歸一化幅頻響應1

(c

/

)2nA0A(

j

)

歸一化幅頻響應9.3.3

有源帶通濾波電路1.電路組成原理可由低通和高通串聯得到必須滿足

L

H1

1H1R

C

低通截止角頻率2

2L1R

C

高通截止角頻率2.例9.3.29.3.3

有源帶通濾波電路3.二階有源帶通濾波電路傳遞函數令VF1

(3

-

A

)sCR

(sCR

)2AVF

sCRA(s)

VF03

-

AAVFA

RC110

3

AVFQ得)2

s

sQ0

00

Q0A(s)

sA

(1

9.3.4

二階有源帶阻濾波電路可由低通和高通并聯得到必須滿足

L

H雙T選頻網絡9.3.4

二階有源帶阻濾波電路雙T帶阻濾波電路9.3.4

二階有源帶阻濾波電路阻濾波電路的幅頻特性9.3.4

二階有源帶阻濾波電路end9.5

正弦波振蕩電路的振蕩條件1.

振蕩條件正反饋放大電路框圖（注意與負反饋方框圖的差別）若環路增益A

F

1則

X

Xa

f去掉

X

，

X

仍有穩定的輸出。i

of又

A

F

A

F

AF

a

f

a所以振蕩條件為A(

)

F

(

)

1

振幅平衡條件a

()

f

()

2nπ相位平衡條件2.

起振和穩幅信號源來自何處？電路器件 噪聲以及電源接通擾動起振條件A(

)

F

(

)

1a

()

f

()

2nπ#振蕩電路是單口網絡，無須輸入信號就能起振，起振的噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率0的噪聲信號被放大，成為振蕩電路的輸出信號。當輸出信號幅值增加到一定程度時，就要限制它繼續增加，否則波形將出現失真。穩幅的作用就是，當輸出信號幅值增加到一定程度時，使振幅平衡條件從AF

回

1到AF

1

。end放大電路（包括負反饋放大電路）反饋網絡（構成正反饋的）選頻網絡（選擇滿足相位平衡條件的一個頻率。經常與反饋網絡合二為一。）穩幅環節3.

振蕩電路基本組成部分9.6

RC正弦波振蕩電路電路組成RC串并聯選頻網絡的選頻特性振蕩電路工作原理穩幅措施1.

電路組成RC橋式振蕩電路反饋網絡兼做選頻網絡反饋系數2.

RC串并聯選頻網絡的選頻特性ofV

(s)V

(s)VF

(s)

幅頻響應又

s

j則Z1

Z2Z21

3sCR

(sCR)2sCRRC10且令

10

0

)3

j(VF32

0

0

)2

(1VF

相頻響應3(

0f

arctg

0

)2.

RC串并聯選頻網絡的選頻特性32

0

0

)2

(1FV

幅頻響應有最大值3(

0f

arctg

0

)RC2πRC1100或

f

f

當

3

1VmaxF相頻響應f

03.

振蕩電路工作原理用瞬時極性法判斷可知，電路滿足相位平衡條件a

f

2nπ此時若放大電路的電壓增益為f時，

0RC10當

1RA

1

Rf

3V3

3

1

1V

V則振蕩電路滿足振幅平衡條件

A

F電路可以輸出頻率為

f的正弦波2πRC10RC正弦波振蕩電路一般用于產生頻率低于1

MHz

的正弦波采用非線性元件熱敏元件4.

穩幅措施熱敏電阻起振時，A1R

1

Rf

3V即

AV

FV

1熱敏電阻的作用

o

oV

IfR

功耗fR

溫度fR

阻值VA

3V

VA

F

1

穩幅VA

采用非線性元件