由无源元件(电阻、电容、电感)组成的滤波器叫无源滤波器; 由有源元件(比如运放,它内部需要提供一定的电压才能正常工作)组成的滤波器叫有源滤波器。 RC低通无源滤波器,如图: 当信号频率趋于零时,电容的容抗趋于无穷大,故通带放大倍数为 Aup= Uo/Ui=1 电压放大倍数 Au=Uo/Ui =(1/jwc)/(R+1/jwc) =1/(1+ jwRc) 令Fp=1/(2πRC)=1/(2πτ),则 Au=1/(1+jf/fp) 幅度为 |Au|=1/ √(1+jf/fp)2 当f=fp时, |Au |=1/ √2=0.707 当f>>fp时 |Au|=fp/ f,频率每升高10倍,|Au|下降10倍, 根据公式dBV=10*log(Po/Pi)=20*log(Vo/Vi)可知,频率每升高10倍,|Au|下降20倍。 当电路带上负载后,如图: 通带放大倍数 Au= Uo/Ui =RL/(R+RL) 电压放大倍数 Au= Uo/Ui = [RL//(1/jwc)]/ [R+ RL //(1/jwc)] 化简后 Au=1/(1+jf/f1p) ,f1p=1/[(2π(R//RL)C)] 根据公式标明,带上负载后,通带放大倍数的数值减小,截止频率升高。 可见,无源滤波电路的通带放大倍数及截止频率会随着负载的变化而变化,这个缺点往往不符合信号处理的要求。 幅频特性曲线如下: 有源滤波电路,如下图: 大家都知道运放的输入阻抗无穷大,为了使负载不影响滤波特性,可在无源滤波电路和负载之间加一个高输入电阻、低输出电阻的隔离电路,例如运放电压跟随器,就构成了有源滤波电路。如下图 在理想运放条件下,由于电压跟随器的输入电阻无穷大,输出电阻为零,因而Up仅取决于RC的值,输出电压等于输入电压。在运放功耗允许的条件下,负载变化时,放大倍数和频率特性不变。 有源滤波电路一般由RC网络和运放组成,因而需要一定的直流电压给运放供电,同时还可以进行放大。 特别注意,有源滤波电路只适合信号处理,不适合高压大电流的负载。 根据频率特性的基本知识可知,电路中RC环节越多,阶数越高,过渡带将越窄,可加大衰减斜率。
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