5.3 有源滤波 电路引 言
5.3.2 有源高通滤波 电路
5.3.3 有源带通滤波 电路
5.3.1 有源低通滤波 电路第 5 章 线性集成电路的应用滤波电路 —有用频率信号通过，无用频率信号被抑制的电路。
分类：
按处理方法分硬件滤波软件滤波按所处理信号分模拟滤波器数字滤波器按构成器件分无源滤波器有源滤波器按频率特性分低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器理想滤波器的频率特性
f
uAlg20
·
f
uAlg20
·
f
uAlg20
·
f
uAlg20
·
通 通 通 阻 通阻 通 阻阻 阻低通 高通 带通 带阻按传递函数分一阶滤波器二阶滤波器
N 阶滤波器
:
引 言第 5 章 线性集成电路的应用
5.3.1 有源低通滤波 电路 (LPF—Low Pass Filter)
—通带放大倍数
)1(
j
1
j
1
1
f
i
o
R
R
C
R
C
U
U
A u?
·
·
·
一、一阶 LPF
Rf
8
C
R1
R
oU
·
iU
·
H
f
j1
f
f
A u
其中,Auf = 1 + Rf /R1
fH = 1/2?RC —上限截止频率
Hf j1
1
f/fA
A
u
u
·
2
Hf )/(1
1lg20lg20
ffA
A
u
u
·
)/( a r c t a n HfffH
归一化幅频特性
f
dB/lg20
fu
u
A
A
·
0
3
20 dB /十倍频第 5 章 线性集成电路的应用二,二阶 LPF
1,简单二阶 LPF
8
C
R1
R
C
R
Rf
oU
·
iU
· PU
·
通带增益,Auf = 1 + Rf/R1
问题,在 f = fH 附近,输出幅度衰减大 。
–40 dB/ 十倍频
40
f / fH
0
10
20
10
30
1
dB/lg20
fu
u
A
A
·
改进思路,在提升 fH 附近的输出幅度 。
第 5 章 线性集成电路的应用
2,实用二阶 LPF
8
C
R1
Rf
R
C
R
oU
·
iU
·
RCf 2
1
2
n
n
Q = 1 / (3? Auf)
Q — 等效品质因数?40 f / fn
0?3
10
20
10
30
Q = 0.707
Q = 1
Q = 2
Q = 5
1
dB/lg20
fu
u
A
A
· n
2
n
f
i
o
j)(1
Q
A
U
U
A uu
·
··
正反馈提升了 fn 附近的 Au。
Good!
Auf = 3 时 Q
电路产生 自激 振荡
uA
·
–40 dB/十倍频特征频率：
当 Q = 0.707 时,fn = fH。
第 5 章 线性集成电路的应用例 5.3.1 已知 R = 160 k?,C = 0.01?F,R1 = 170 k?，
Rf = 100 k?，求该滤波器的截止频率、通带增益及 Q 值。
8
C
R1
Rf
R
C
R
oU
·
iU
·
[解 ]
RCf 2
1
n
z(5.99
1001.0106012
1
63n
f
5 8 8.11 7 01 0 011
1
f
f R
RA
u
Q = 1/(3? Auf) = 1/(3? 1.588) = 0.708
Q = 0.707 时,fn = fH
特征频率：
上限截止频率,fH = 99.5 Hz
第 5 章 线性集成电路的应用
5.3.2 有源高通滤波 电路 (HPF—High Pass Filter)
8
C
R1
Rf
R
C
R oU
·
iU
·
通带增益,Auf = 1 + Rf / R1
RCf 2
1
n
Q = 1/(3? Auf) f / fn
0?3
10
20
10
30
40
Q = 0.707
Q = 1
Q = 2
Q = 5
1
dB/lg20
fu
u
A
A
·
Auf = 3 时,Q，
，uA?
电路产生 自激 振荡二阶低通、高通，为防止自激，应使 Auf < 3。
第 5 章 线性集成电路的应用
5.3.3 有源带通滤波 电路 (BPF—Band Pass Filter)
构成思路：
ffH
ff
L
ff
L fH
dB/lg20 uA
·
f0
fH > fL
iU
·
8
C
R1
Rf
R C1
R3
R2
oU
·
LPF BPF
要求 R3 C1 > RC
中心频率：
RCf 2
1
0
等效品质因素,Q = 1/(3? Auf)
通频带,BW = f0 /Q
最大电压增益,Au0 = Auf /(3? Auf)
= 2R
= C
= R
第 5 章 线性集成电路的应用
8
C
R1
Rf
R C1
R3R2iU· oU
·
例 5.3.2 已知 R = 7.96 k?,C = 0.01?F,R3 = 15.92 k?，
R1= 24.3 k?,Rf = 46.2 k? 求该电路的中心频率、带宽
BW及通带最大增益 Au0。 [解 ]
RCf 2
1
0
zk(2
1001.0107,9 62
1
63
9.23.24 2.4611
1
f
f R
RA
u
Q = 1/(3? Auf) = 1/(3? 2.9) = 10
BW = f0 /Q = 2 000 /10 = 200 (Hz)
Au0 = Auf /(3? Auf) = 2.9 /(3? 2.9 ) = 29
第 5 章 线性集成电路的应用
5.3.2 有源高通滤波 电路
5.3.3 有源带通滤波 电路
5.3.1 有源低通滤波 电路第 5 章 线性集成电路的应用滤波电路 —有用频率信号通过，无用频率信号被抑制的电路。
分类：
按处理方法分硬件滤波软件滤波按所处理信号分模拟滤波器数字滤波器按构成器件分无源滤波器有源滤波器按频率特性分低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器理想滤波器的频率特性
f
uAlg20
·
f
uAlg20
·
f
uAlg20
·
f
uAlg20
·
通 通 通 阻 通阻 通 阻阻 阻低通 高通 带通 带阻按传递函数分一阶滤波器二阶滤波器
N 阶滤波器
:
引 言第 5 章 线性集成电路的应用
5.3.1 有源低通滤波 电路 (LPF—Low Pass Filter)
—通带放大倍数
)1(
j
1
j
1
1
f
i
o
R
R
C
R
C
U
U
A u?
·
·
·
一、一阶 LPF
Rf
8
C
R1
R
oU
·
iU
·
H
f
j1
f
f
A u
其中,Auf = 1 + Rf /R1
fH = 1/2?RC —上限截止频率
Hf j1
1
f/fA
A
u
u
·
2
Hf )/(1
1lg20lg20
ffA
A
u
u
·
)/( a r c t a n HfffH
归一化幅频特性
f
dB/lg20
fu
u
A
A
·
0
3
20 dB /十倍频第 5 章 线性集成电路的应用二,二阶 LPF
1,简单二阶 LPF
8
C
R1
R
C
R
Rf
oU
·
iU
· PU
·
通带增益,Auf = 1 + Rf/R1
问题,在 f = fH 附近,输出幅度衰减大 。
–40 dB/ 十倍频
40
f / fH
0
10
20
10
30
1
dB/lg20
fu
u
A
A
·
改进思路,在提升 fH 附近的输出幅度 。
第 5 章 线性集成电路的应用
2,实用二阶 LPF
8
C
R1
Rf
R
C
R
oU
·
iU
·
RCf 2
1
2
n
n
Q = 1 / (3? Auf)
Q — 等效品质因数?40 f / fn
0?3
10
20
10
30
Q = 0.707
Q = 1
Q = 2
Q = 5
1
dB/lg20
fu
u
A
A
· n
2
n
f
i
o
j)(1
Q
A
U
U
A uu
·
··
正反馈提升了 fn 附近的 Au。
Good!
Auf = 3 时 Q
电路产生 自激 振荡
uA
·
–40 dB/十倍频特征频率：
当 Q = 0.707 时,fn = fH。
第 5 章 线性集成电路的应用例 5.3.1 已知 R = 160 k?,C = 0.01?F,R1 = 170 k?，
Rf = 100 k?，求该滤波器的截止频率、通带增益及 Q 值。
8
C
R1
Rf
R
C
R
oU
·
iU
·
[解 ]
RCf 2
1
n
z(5.99
1001.0106012
1
63n
f
5 8 8.11 7 01 0 011
1
f
f R
RA
u
Q = 1/(3? Auf) = 1/(3? 1.588) = 0.708
Q = 0.707 时,fn = fH
特征频率：
上限截止频率,fH = 99.5 Hz
第 5 章 线性集成电路的应用
5.3.2 有源高通滤波 电路 (HPF—High Pass Filter)
8
C
R1
Rf
R
C
R oU
·
iU
·
通带增益,Auf = 1 + Rf / R1
RCf 2
1
n
Q = 1/(3? Auf) f / fn
0?3
10
20
10
30
40
Q = 0.707
Q = 1
Q = 2
Q = 5
1
dB/lg20
fu
u
A
A
·
Auf = 3 时,Q，
，uA?
电路产生 自激 振荡二阶低通、高通，为防止自激，应使 Auf < 3。
第 5 章 线性集成电路的应用
5.3.3 有源带通滤波 电路 (BPF—Band Pass Filter)
构成思路：
ffH
ff
L
ff
L fH
dB/lg20 uA
·
f0
fH > fL
iU
·
8
C
R1
Rf
R C1
R3
R2
oU
·
LPF BPF
要求 R3 C1 > RC
中心频率：
RCf 2
1
0
等效品质因素,Q = 1/(3? Auf)
通频带,BW = f0 /Q
最大电压增益,Au0 = Auf /(3? Auf)
= 2R
= C
= R
第 5 章 线性集成电路的应用
8
C
R1
Rf
R C1
R3R2iU· oU
·
例 5.3.2 已知 R = 7.96 k?,C = 0.01?F,R3 = 15.92 k?，
R1= 24.3 k?,Rf = 46.2 k? 求该电路的中心频率、带宽
BW及通带最大增益 Au0。 [解 ]
RCf 2
1
0
zk(2
1001.0107,9 62
1
63
9.23.24 2.4611
1
f
f R
RA
u
Q = 1/(3? Auf) = 1/(3? 2.9) = 10
BW = f0 /Q = 2 000 /10 = 200 (Hz)
Au0 = Auf /(3? Auf) = 2.9 /(3? 2.9 ) = 29
第 5 章 线性集成电路的应用
