信号通常与许多干扰信号混合,过滤是信号处理的重要前提,过滤电路也被称为过滤器,其作用是尽可能减少脉动直流电压中的交流成分,保留其直流成分,降低输出电压纹波系数,使波形相对光滑。换句话说,所有能够通过信号中特定频率组件的装置或系统都被称为过滤器,它们大大衰减或抑制其他频率组件。
由电阻、电容、电感等无源元件组成的滤波电路称为无源滤波器。如果滤波电路中含有集成运输等有源元件,则称为有源滤波器。
低通滤波器的基本电路特征是只允许低于截止频率的信号通过。一级有源低通滤波电路是最简单的滤波电路,一级有源低通滤波电路也是形成二级和高级有源低通滤波电路的最小单元。
一阶有源低通滤波电路分析:A
因为 Vs1 周期大于 Vs因此,最终输出将是 Vs2 过滤,放大原输入,得到V0。
一级有源低通滤波电路分析:B
见下图1(a)所示电路为一级有源低通滤波电路。
图1(a) 电路图图1(b) 频幅特性
由RC电路可知
(1)
根据同比运算电路的运算关系,有
=(1
)
,因此,滤波器的电压传递函数是
(2)
令
,即
,上式可变为
(3)
当f=0时,
,其中
放大电路通带的倍数。
当f=f0时,
。
当f=∞时,
。
其幅度频特性如图1所示(b)所示。
一阶低通Butterworth滤波电路
下图a和b两个一阶级是由操作放大器设计的Butterworth滤波电路电路a它实际上是一个积分电路,其分析方法与一阶积分电路相同。
一级有源低通滤波器升级二级有源低通滤波器
为改善滤波效果,使f》fo信号衰减更快,通常在图1中(a)在添加一级低通滤波器的基础上RC如图2所示,电路构成二阶有源低通滤波器。
图2(a) 电路图图1(b) 频幅特性