【模电】0008 有源滤波器3(二阶有源高通、带通、带阻滤波器)
上一節我們分析了二階有源低通濾波器,這一節我們來繼續,分析其他種類的二階濾波器,包括高通、帶通、帶阻濾波器。
由于分析過程是類似的,都是以節點列方程,化簡后得到傳遞函數,本篇就不具體寫計算過程了,直接給出仿真圖和傳遞函數的結果。
1)二階有源高通濾波器
二階有源高通濾波器的電路,可以簡單地將二階低通濾波器中的R和C位置互換,就可以得到。
仿真圖如下:
? 仍然選擇R1 = R2 = R,C1 = C2 = C,則其傳遞函數為:
,其中 ,
從傳遞函數的表達式中也可以看出,當 s 很小時,的值也很小;當s值增大,則也會增大;當s接近于無窮時,約為;所以為高通濾波器。
仿真圖中,可以看到波特圖低頻區間增益很小,高頻區間增益為近似定值。(圖中頻率特別高時,增益有下降是因為運放的帶寬有限,極高頻率下會衰減;所以,選用運放時要選擇帶寬足夠能通過所有的有效信號)
?2)二階有源帶通濾波器
帶通濾波器可以簡單由低通濾波器和高通濾波器串聯得到,如果低通濾波器的截止頻率比高通濾波器的截止頻率高,那么,處于中間頻段的信號就可以通過。
典型的二階有源帶通濾波器如下圖:
?這里選擇R1 = 2*R2,R2 = R5。可以計算得到:
令,,,則可以轉換為:
當 ω = ω0 時,有最大增益,即該帶通濾波器的通帶中心頻率為ω0 。
而其通帶寬度與Q有關,Q越大,帶寬越小。帶寬為:BW = ω0/2πQ。
如下圖顯示的是Q值變大后的仿真圖,可以看到通帶的不同:
?3)二階有源帶阻濾波器
與帶通濾波器一樣,帶阻濾波器可以通過高通和低通并聯而成。只要低通濾波器的截止頻率低于高通濾波器的截止頻率,那么處于低頻和高頻的信號可以通過,中間頻段的信號會被衰減,即實現了帶通濾波器的作用。
但是,一般更常見的電路形式是雙T帶阻濾波器,仿真見下圖:
? 傳遞函數為:
其中是該帶阻濾波器的中心角頻率;為增益;。
Q越大,則帶阻濾波器的選頻特性越好。下圖是將Q值減小之后得仿真圖,可見阻帶帶寬增加了。
總結
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