第二章 滤波器.pptVIP

第2章 滤波器 2.1引言 2.2 滤波器的特性和分类 2.3 LC滤波器 2.4 声表面波滤波器 2.2.1滤波器的特性 时域特性： 2.3.1 LC串、并联谐振回路 阻抗特性(导纳特性)。 谐振特性和回路谐振频率。 频率特性（幅频特性与相频特性）。 （什么是谐波抑制度 ? ） 信号源和负载特性。 （包括阻抗变换电路） 其它集中选频滤波器 3）三端陶瓷滤波器 本章小结 初级等效电路 反射阻抗，又称为耦合阻抗，它的物理意义是：次级电流通过互感Ｍ的作用，在初级回路中感应的电动势对初级电流的影响，可用一个等效阻抗Zf1来表示。 次级等效电路的两种形式 在次级回路中反射阻抗Zf2： 次级等效电路的两种形式 矩形选频特性与单回路谐振曲线 次级回路电压(或电流)归一化的频率响应曲线 一般采用?稍大于1，这时在通带内放大均匀，而在通带外衰减很大，为较理想的幅频特性。 一般采用?稍大于1，这时在通带内放大均匀，而在通带外衰减很大，为较理想的幅频特性。 ? 1:过耦合 ? =1:临界耦合 ? 1:欠耦合 2.3.2 一般LC滤波器 滤波器的设计与实现： 可实现的传输函数表征一个稳定的因果网络 必须是S的实系数有理函数 极点必须位于S的左半平面 分子多项式的阶数必须等于或小于分母多项式的阶数 寻找逼近理想特性的可实现的传输函数 用电网络实现这个传输函数 网络综合方法完成滤波器的设计要点： 描述问题：首先要给出滤波器的技术指标，描述滤波 器的衰减特性曲线。实际与理想特性之间主要的区别在于： 通带衰耗不为零；阻带衰耗不为无穷大。 通带和阻带之间有过渡带。 通带和阻带内不一定平坦，可有起伏。 常用的逼近方法： 巴特沃斯逼近 切比雪夫逼近 椭圆逼近 贝塞尔逼近。 逼近问题：寻找逼近衰减特性曲线的可实现的传输函数。 实现问题：电路实现。在设计中，一般只给出了低通滤波器的数据。高通，带通和带阻滤波器的设计，可以通过对低通滤波器的变换得到，因此通常称低通滤波器为原型滤波器。 Ar表示通带内最大波纹衰减；?r表示纹波带宽； As表示阻带最小衰减；?s表示阻带边缘角频率； ?p表示通带内幅度起伏(纹波)；?s表示阻带内幅度起伏； ?c称为截止频率；还有特征阻抗。 Ap表示最大通带衰减；?p表示通带角频率； 滤波器指标描述（衰耗特性的十个参数） ?s As 四种逼近衰减特性曲线的方法 一、 巴特沃斯逼近（Butterworth） （幅度最大平坦型） 式中n为滤波器的阶数， ?c为截止频率。 幅频特性在通带内是平坦的。适用于一般性滤波。 P38 图2.3.7及2.3.8 二、切比雪夫逼近（Chebyshev）（等波纹型） 为切比雪夫多项式。 幅频特性在通带内有小的起伏。适用于调制与解调电路。 P39及40 图2.3.9及2.3.10 式中 ?为小于1的实常数，它决定通带纹波?(dB)，它们之间的关系为： 三、贝塞尔逼近（Beseel）（相位平坦） 四、椭圆逼近（Elliptical ） 在整个通带内，相位-频率特性的起伏最小或最平的逼近称为贝塞尔逼近。 P40 图2.3.11及2.3.12 使幅度-频率特性具有陡峭的边缘或狭窄的过渡频带的逼近称为椭圆逼近。（通带内有纹波） P41 图2.3.13 滤波器的归一 化设计 一般网络结构为梯形网络,例：共有2n阶次。 椭圆函数 巴特沃斯、切比雪夫 网络综合：在使用上述四种滤波器时，可根据所需频率特性利用查表的方法得到相应的传输函数至电路实现。 滤波器的归一 化设计：为了这些数据表格的通用性，将滤波器的阻抗用负载阻抗进行了归一化，频率用截止频率进行了归一化。 工程设计数据表格：滤波器计算曲线，滤波器衰减特性曲线，滤波器群延时特性曲线和低通滤波器归一化元件值表等。 无源LC 滤波器的缺点： 当工作频率较低时，所需要的电感和电容数值都很大，使得滤波器的体积和重量大。 特别是电感，它的损耗大，制造工艺比电容复杂，并且容易受到外界电磁场的干扰，在电子系统集成化和对体积与功耗要求越来越小的情况小，这个缺点显得越来越明显。 有源RC滤波器和抽样数据滤波器可以克服这些缺点。 近年，在GHz频段上，已将电感运用到集成电路中，集成工艺正处于发展中（无源LC 滤波器）。 目录 2.4 声表面波（SAW）滤波器 声表面波滤波器是一种以铌酸锂、锆钛酸铅或石英等压电材料为基体构成的一种电声换能元件。 叉指换能器（铝或金膜) 电信号 弹性波（声波） Surface Acoustic Wave （SAW） 弹性形变（压电材料） 广