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有源濾波電路是什么樣的

jf_78858299 ? 來源:落木青云 ? 作者:一顆糯米 ? 2023-05-10 15:06 ? 次閱讀

前面我們講過了由R,C,L構成的簡單無源濾波器,了解運放基礎知識后,我們知道運放在處理信號方面有著更大的優勢,這一節我們一起來了解一下由運放構成的濾波器--有源濾波器。

常見的濾波電路有哪些還記得嗎?忘記了那現在再回顧一下濾波電路的種類有低通,高通,帶通,帶阻。如果忘記了它們各自的特性,那看下圖再回顧一下。

圖片

無源濾波電路的結構簡單,易于設計,但它的通帶放大倍數及其截止頻率都隨負載而變化,因而不適用于信號處理要求高的場合。

有源濾波電路的負載不影響濾波特性,因此常用于信號處理要求高的場合。有源濾波電路一般由RC網絡和集成運放組成,因而必須在合適的直流電源供電的情況下才能使用,同時還可以進行放大。但電路的組成和設計也較復雜。

下面我們就來認識一下有源濾波電路是怎么樣的。

02

有源低通濾波電路

先看看它的電路構成,對比無源濾波器是不是就是再無源濾波器的基礎上添加了一個運放(當然,實際運用時也可能是多階點入級聯而成的),工程中我們使用時往往都是采用多階濾波,在一定條件下多階濾波電路性能會更好,它的優勢最前面介紹無源濾波器的視頻中演示過,沒注意到的朋友可以回頭再看一下。

圖片

與無源濾波電路一樣,我們可以計算出它的截止頻率,又由運放基礎“虛短”,“虛斷”知識,我們可以計算出在截止頻率前電路的增益。傳遞函數如果看不懂先不要糾結,這里就先簡單知道它就是輸入輸出信號的關系式。這個還是最簡單的,多級級聯就更復雜了,容易把人看懵,我們的工作不是要死記硬背這些公式,而是學會具體問題具體分析,后面我還會專門介紹一些設計濾波電路的工具,也會用到一些常用的濾波器模型以供我們選擇,所以我們具體應用時先根據需求分析需要什么功能的電路,再用工具設計獲得初步的參數,然后再實際電路上測試結果,最后修正得到符合功能要求的穩定的參數。所以還是希望你看了之后不要談“圖”色變,但對于要專研的朋友就必須要多看看課本或查找資料學習了。我在這里也不例舉多階電路了。

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一階有源低通濾波電路

圖片圖片

圖片圖片

二階有源低通濾波電路

03

有源高通濾波電路

高通電路和低通電路分析方法類似,再加上前面無源濾波電路的基礎我們理解起來就更加容易一些了,先來看一下它是結構。

圖片

高通,低通電路對比

圖片

這些公式看著是不是頭大,解決辦法其一看教材資料分析,其二先不管具體公式推算過程,知道有這回事,實際應用電路不需要你寫公式,兩種方法二選一。

04

有源帶通濾波電路

和無源低通濾波器的由來一樣,有源低通濾波器也是低通串聯高通得來,先看圖能了解一個大概結構,具體內容就不多介紹了,使用時結合高通,低通電路變化調整,具體問題具體分析。

圖片

05

有源帶阻濾波電路

與有源帶通濾波電路相仿,這是由低通并聯高通電路得到的,看圖片是不是又看到了熟悉的雙T電路了?

因為帶通,帶阻電路是由高通低通組合而來,高通,低通電路都有非常多的應用形式了,再組合就更多了,不好統一分析,所以這里就都沒做過多介紹。

圖片

06

總結

這一節算是看了一下4種有源濾波電路的電路結構,主要目的是能區分這些電路類型。實際應用中的各種濾波電路可能會變換各種形式,甚至可能之前都沒見過,所以我們也不可能把這些電路都收集起來,它們計算內容就更加不可能統一了,這時候就要具體電路具體分析了,辦法就是依據基本形式一項一項拆分,把電路分成多個部分,然后再一個部分一個部分分析。如果是自己設計電路,這時候使用設計工具輔助設計會更方便快捷很多,平時設計多用用輔助工具,有時候你沒見過的電路可能在設計工具里它會給你構建出來。所以呢,某些你沒見過的復雜電路也可能是別人使用輔助工具構建的,因此看到復雜的電路心莫慌,一慌你就解決不了了!

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