第四章-信号分离电路讲课.pptVIP

（三）贝赛尔逼近 这种逼近与前两种不同，它主要侧重于相频特性，其基本原则是使通带内相频特性线性度最高，群时延函数最接近于常量，从而使相频特性引起的相位失真最小。 2 4 6 8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 t/t0 2 1 3 uo(t)/ui 图4-9 三种二阶低通滤波器的单位阶跃响应1—贝塞尔滤波器2—巴特沃斯滤波器3—通带波动为2dB的切比雪夫滤波器 见图4-8 相频特性接近于直线 贝塞尔逼近失真最小，而且无过冲现象 4.2 RC滤波电路 一、一阶滤波电路 一阶电路比较简单，也可由RC无源网络构成。 C R uo(t) ui(t) C R uo(t) ui(t) 低通滤波器 高通滤波器 uo(t) R ui(t) ∞ - + + N C uo(t) ui(t) ∞ - + + N C R 低通滤波器 高通滤波器 如果在RC低通电路的输出端再加上一个电压跟随器，使之与负载很好的隔离开来，就构成了一个简单的一阶有源滤波器。 uo(t) R ui(t) ∞ - + + N C 低通滤波器 R0 uo(t) R ui(t) ∞ - + + N C R0 高通滤波器 实现一定的增益： 二、压控电压源型滤波电路 uo(t) Y2 Y1 Y4 Y3 Y5 R0 R ui(t) ∞ + - + N 运放+R0与R构成的同相放大器 Kf=1+R0/R 压控增益 Y1~ Y5为所在位置的导纳 电容Yi=SCi 传递函数为： 推导，设一个中间电压Ux Y1~ Y5中任意两个是电容，其余是电阻，就可组成二阶有源滤波器。 1、低通滤波电路 ∞ + - + N R0 R uo(t) ui(t) C1 C2 R2 R1 Y1 与Y2为电阻，Y3与Y5为电容，Y4=0开路（电阻无穷大）。 2、高通滤波器 uo(t) R0 R ui(t) C2 C1 R1 R2 ∞ + - + N Y3 与Y5为电阻，Y1与Y2为电容，Y4=0开路（电阻无穷大）。 3、带通滤波器 ui(t) R0 R uo(t) C1 C2 R1 R2 R3 ∞ + - + N Y2 与Y4为电容，其余为电阻。 4、带阻滤波器 R1 C3 R0 R uo(t) ui(t) C2 C1 R3 R2 ∞ + - + N 基于RC双T网络的二阶带阻滤波电路，也叫陷波电路，其中有一个双T选频网络。 双T网络必须具有平衡式结构 二、无限增益多路反馈型滤波电路 ∞ - + + N Y4 Y1 Y3 Y2 Y5 R ui(t) uo(t) 理论上无限增益运放赋以多路反馈构成的滤波电路 Y1~ Y5选用RC元件，构成低通、高通、带通 1、低通滤波电路 ∞ - + + N C2 R1 R3 R2 C1 R ui(t) Y4、Y5为电容，其余为电阻 2、高通滤波器 ∞ - + + N R2 C1 C3 C2 R1 R uo(t) 3、带通滤波器 ∞ - + + N R3 R1 C2 C1 R2 R ui(t) uo(t) Y4、Y5为电阻，其余为电容 Y2、Y3为电容，其余为电阻 四、有源滤波器设计 3个过程 确定传递函数 选择电路结构 选择有源器件，计算无源元件参数 1.传递函数的确定 3种逼近方法：最常用的是巴特沃斯与切比雪夫 阶数的确定，要求不高时，二阶就够用了。 式4-12 式4-14 高通时可变为： 上下比较一下？ 2.电路结构选择 压控电压源型：Kf不能太大，最大3，否则不稳定（正反馈）自激振荡。 稳定性差，灵敏度高（极点在虚轴右边）Q值不可能高 无限增益多路反馈型：无正反馈，稳定性高，但对有源器件要求苛刻。 Q值也不可能太高，不超过10。 3.有源器件的选择 4.无源器件的计算 传统：利用图表法 现在：利用计算机进行优化设计 ① 给定截止频率的情况下，先选择电容 电容的选择靠经验 f/Hz 100 100~1000 (1~10)k (10~100)k 100k C1/uF 10~0.1 0.1~0.01 0.01~0.001 (1000~100)×10-6 (100~10) ×10-6 表4-2 二阶有源滤波器设计电容选择表 ②根据C1的实际值，计算电阻换标系数K 然后查表确定电容C2与归一化电阻r1~r3最后将归一化电阻值乘以换标系数K，Ri=Kri 1 2 6 10 3.111 2.565 1.697 1.625 4.072 3.292 4.977 4.723 3.111 5.130 10.180 16.252 0.2 0.15 0.05 0.033 ∞ - + + N C2 R1 R3 R2 C1 R ui(t) 表4-3 二阶无限增益多路反馈巴特沃斯低通滤波器设计用表