[導(dǎo)讀]低通濾波器是容許低于截止頻率的信號通過， 但高于截止頻率的信號不能通過的電子濾波裝置。
低通濾波器是容許低于截止頻率的信號通過， 但高于截止頻率的信號不能通過的電子濾波裝置。
對于不同濾波器而言，每個頻率的信號的強弱程度不同。當(dāng)使用在音頻應(yīng)用時，它有時被稱為高頻剪切濾波器, 或高音消除濾波器。低通濾波器概念有許多不同的形式，其中包括電子線路(如音頻設(shè)備中使用的hiss 濾波器)、平滑數(shù)據(jù)的數(shù)字算法、音障(acoustic barriers)、圖像模糊處理等等，這兩個工具都通過剔除短期波動、保留長期發(fā)展趨勢提供了信號的平滑形式。低通濾波器在信號處理中的作用等同于其它領(lǐng)域如金融領(lǐng)域中移動平均數(shù)(moving average)所起的作用;低通濾波器有很多種，其中，最通用的就是巴特沃斯濾波器和切比雪夫濾波器。
巴特沃斯濾波器巴特沃斯濾波器是濾波器的一種設(shè)計分類，其采用的是巴特沃斯傳遞函數(shù)，有高通、低通、帶通、帶阻等多種濾波器類型。巴特沃斯濾波器在通頻帶內(nèi)外都有平穩(wěn)的幅頻特性，但有較長的過渡帶，在過渡帶上很容易造成失真。
切比雪夫濾波器是濾波器的一種設(shè)計分類，其采用的是切比雪夫傳遞函數(shù)，也有高通、低通、帶通、高阻、帶阻等多種濾波器類型。同巴特沃斯濾波器相比，切比雪夫濾波器的過渡帶很窄，但內(nèi)部的幅頻特性卻很不穩(wěn)定。
高通它只需一個運放(圖1a和1b)。多通(道)濾波器常用作帶通濾波器(圖1c)，而且它還只需要一個運放。圖2及圖3示出了雙二階濾波器部分的拓?fù)?。每種結(jié)構(gòu)都能實現(xiàn)完整的通用濾波器傳遞函數(shù)。圖2所示電路使用三個運放，并且使用中央運放的目的僅是為了使總的反饋路徑為負(fù)反饋。帶開關(guān)電容器的相同濾波器只需兩個運放(圖3)。參考文獻1和2介紹了這些濾波器結(jié)構(gòu)。并且使用中央運放的目的僅是為了使總的反饋路徑為負(fù)反饋
低通低通濾波器允許從直流到某個截止頻率(fCUTOFF) 的信號通過。將通用濾波器二階傳遞函數(shù)的高通和帶通系數(shù)均設(shè)為零，即得到一個二階低通濾波器傳遞公式：對于高于f0的頻率，信號按該頻率平方的速率下降。在頻率f0處，阻尼值使輸出信號衰減。您可以級聯(lián)多個這樣的濾波器部分來得到一個更高階的(更陡峭的轉(zhuǎn)降)濾波器。假定設(shè)計要求一個截止頻率為10kHz的四階貝塞爾(Bessel) 低通濾波器。根據(jù)參考文獻1，每部分的轉(zhuǎn)降頻率分別為16.13及18.19 kHz，阻尼值分別為1.775及0.821，并且這兩個濾波器分區(qū)的高通、帶通和低通系數(shù)分別為0、0與1。您可以使用這兩個帶有上述參數(shù)的濾波器部分來實現(xiàn)所要求的濾波器。截止頻率為輸出信號衰減3 dB的頻率點。
濾波器是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制無用頻率信號的電子裝置，常用于信號處理、數(shù)據(jù)傳輸和干擾抑制等方面，有源低通濾波電路由集成運放和無源元件電阻和電容構(gòu)成。它的功能是允許從零到某個截止頻率的信號無衰減地通過，而對其他頻率的信號有抑制作用。有源低通濾波電路可以用來濾除高頻干擾信號。
基本概念波電路的作用就是允許某段頻率范圍內(nèi)的信號通過，而阻止或削弱其他頻率范圍的信號。有源濾波電路由電阻、電容和集成運算放大器組成，又稱為有源濾波器。有源濾波器能夠在濾波的同時還能對信號起放大作用，這是無源濾波無法做到的。根據(jù)濾波電路通過或者阻止信號頻率范圍不同，可將濾波電路分為低通、高通、帶通和帶阻電路。本文討論的是有源低通濾波電路的設(shè)計與仿真研究。有源低通濾波電路能夠通過低頻信號，抑制或衰減高頻信號。二階壓控電壓源低通濾波電路由兩個RC環(huán)節(jié)和同相比例放大電路構(gòu)成。通過分析可知：當(dāng)信號頻率大于截止頻率時信號的衰減率只有20dB/十倍頻。而且在截止頻率附近，有用信號也受到衰減。二階壓控有源低通濾波電路衰減可以達(dá)到40dB/倍頻。而且在截止頻率附近，有用信號可以得到一定提升。如果Q=0.707時，濾波器的幅頻特性最為平坦;如果Q>0.707時,幅頻特性將出現(xiàn)峰值。因此，我們后面要用到巴特沃斯歸一化方法設(shè)計電路圖參數(shù)。
運放運算放大器是目前應(yīng)用最廣泛的一種器件，雖然各中不同的運放結(jié)構(gòu)不同，但對于外部電路而言，其特性都是一樣的。運算放大器一般由4個部分組成，偏置電路，輸入級，中間級，輸出級，其中輸入級一般是采用差動放大電路(抑制電源)，中間級一般采用有源負(fù)載的共射負(fù)載電路(提高放大倍數(shù))，輸出級一般采用互補對稱輸出級電路(提高電路驅(qū)動負(fù)載的能力)。運算放大器的性能指標(biāo)包括5個，開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)，最大輸出電壓，差模輸入電阻，輸出電阻，共模抑制比CMRR。(開環(huán)差模放大倍數(shù)是指集成運放在無外加反饋回路的情況下的差模電壓的放大倍數(shù)。最大輸出電壓是指它是指一定電壓下，集成運放的最大不失真輸出電壓的峰--峰值。差模輸入電阻的大小反映了集成運放輸入端向差模輸入信號源索取電流的大小。要求它愈大愈好。輸出電阻的大小反映了集成運放在小信號輸出時的負(fù)載能力。共模抑制比放映了集成運放對共模輸入信號的抑制能力，其定義同差動放大電路。CMRR越大越好。 )實際是有要求的。首先運放的輸入阻抗要足夠大，以免輸入阻抗對電路中的實際電阻產(chǎn)生過大的影響。其次運放的開環(huán)增益AV0要足夠大。但由于這些條件非常容易滿足，因此在設(shè)計有源二階低通濾波器時，不考慮。但在仿真時，不同的運放對濾波器的指標(biāo)還是有影響的
巴特沃斯濾波器巴特沃斯濾波器是濾波器的一種設(shè)計分類，其采用的是巴特沃斯傳遞函數(shù)，有高通、低通、帶通、帶阻等多種濾波器類型。巴特沃斯濾波器在通頻帶內(nèi)外都有平穩(wěn)的幅頻特性，但有較長的過渡帶，在過渡帶上很容易造成失真。
切比雪夫濾波器是濾波器的一種設(shè)計分類，其采用的是切比雪夫傳遞函數(shù)，也有高通、低通、帶通、高阻、帶阻等多種濾波器類型。同巴特沃斯濾波器相比，切比雪夫濾波器的過渡帶很窄，但內(nèi)部的幅頻特性卻很不穩(wěn)定。
高通它只需一個運放(圖1a和1b)。多通(道)濾波器常用作帶通濾波器(圖1c)，而且它還只需要一個運放。圖2及圖3示出了雙二階濾波器部分的拓?fù)?。每種結(jié)構(gòu)都能實現(xiàn)完整的通用濾波器傳遞函數(shù)。圖2所示電路使用三個運放，并且使用中央運放的目的僅是為了使總的反饋路徑為負(fù)反饋。帶開關(guān)電容器的相同濾波器只需兩個運放(圖3)。參考文獻1和2介紹了這些濾波器結(jié)構(gòu)。并且使用中央運放的目的僅是為了使總的反饋路徑為負(fù)反饋
低通低通濾波器允許從直流到某個截止頻率(fCUTOFF) 的信號通過。將通用濾波器二階傳遞函數(shù)的高通和帶通系數(shù)均設(shè)為零，即得到一個二階低通濾波器傳遞公式：對于高于f0的頻率，信號按該頻率平方的速率下降。在頻率f0處，阻尼值使輸出信號衰減。您可以級聯(lián)多個這樣的濾波器部分來得到一個更高階的(更陡峭的轉(zhuǎn)降)濾波器。假定設(shè)計要求一個截止頻率為10kHz的四階貝塞爾(Bessel) 低通濾波器。根據(jù)參考文獻1，每部分的轉(zhuǎn)降頻率分別為16.13及18.19 kHz，阻尼值分別為1.775及0.821，并且這兩個濾波器分區(qū)的高通、帶通和低通系數(shù)分別為0、0與1。您可以使用這兩個帶有上述參數(shù)的濾波器部分來實現(xiàn)所要求的濾波器。截止頻率為輸出信號衰減3 dB的頻率點。
濾波器是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制無用頻率信號的電子裝置，常用于信號處理、數(shù)據(jù)傳輸和干擾抑制等方面，有源低通濾波電路由集成運放和無源元件電阻和電容構(gòu)成。它的功能是允許從零到某個截止頻率的信號無衰減地通過，而對其他頻率的信號有抑制作用。有源低通濾波電路可以用來濾除高頻干擾信號。
基本概念波電路的作用就是允許某段頻率范圍內(nèi)的信號通過，而阻止或削弱其他頻率范圍的信號。有源濾波電路由電阻、電容和集成運算放大器組成，又稱為有源濾波器。有源濾波器能夠在濾波的同時還能對信號起放大作用，這是無源濾波無法做到的。根據(jù)濾波電路通過或者阻止信號頻率范圍不同，可將濾波電路分為低通、高通、帶通和帶阻電路。本文討論的是有源低通濾波電路的設(shè)計與仿真研究。有源低通濾波電路能夠通過低頻信號，抑制或衰減高頻信號。二階壓控電壓源低通濾波電路由兩個RC環(huán)節(jié)和同相比例放大電路構(gòu)成。通過分析可知：當(dāng)信號頻率大于截止頻率時信號的衰減率只有20dB/十倍頻。而且在截止頻率附近，有用信號也受到衰減。二階壓控有源低通濾波電路衰減可以達(dá)到40dB/倍頻。而且在截止頻率附近，有用信號可以得到一定提升。如果Q=0.707時，濾波器的幅頻特性最為平坦;如果Q>0.707時,幅頻特性將出現(xiàn)峰值。因此，我們后面要用到巴特沃斯歸一化方法設(shè)計電路圖參數(shù)。
運放運算放大器是目前應(yīng)用最廣泛的一種器件，雖然各中不同的運放結(jié)構(gòu)不同，但對于外部電路而言，其特性都是一樣的。運算放大器一般由4個部分組成，偏置電路，輸入級，中間級，輸出級，其中輸入級一般是采用差動放大電路(抑制電源)，中間級一般采用有源負(fù)載的共射負(fù)載電路(提高放大倍數(shù))，輸出級一般采用互補對稱輸出級電路(提高電路驅(qū)動負(fù)載的能力)。運算放大器的性能指標(biāo)包括5個，開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)，最大輸出電壓，差模輸入電阻，輸出電阻，共模抑制比CMRR。(開環(huán)差模放大倍數(shù)是指集成運放在無外加反饋回路的情況下的差模電壓的放大倍數(shù)。最大輸出電壓是指它是指一定電壓下，集成運放的最大不失真輸出電壓的峰--峰值。差模輸入電阻的大小反映了集成運放輸入端向差模輸入信號源索取電流的大小。要求它愈大愈好。輸出電阻的大小反映了集成運放在小信號輸出時的負(fù)載能力。共模抑制比放映了集成運放對共模輸入信號的抑制能力，其定義同差動放大電路。CMRR越大越好。 )實際是有要求的。首先運放的輸入阻抗要足夠大，以免輸入阻抗對電路中的實際電阻產(chǎn)生過大的影響。其次運放的開環(huán)增益AV0要足夠大。但由于這些條件非常容易滿足，因此在設(shè)計有源二階低通濾波器時，不考慮。但在仿真時，不同的運放對濾波器的指標(biāo)還是有影響的
下載文檔
