测控电路及装置
2009-7-29 1
第四章 信号分离电路内容,
滤波器基本知识 ★
RC有源滤波电路 ★
集成有源滤波器
跟踪滤波器测控电路及装置
2009-7-29 2
目的：
学习和理解各种滤波器的原理与特性
能够完成有源滤波器的设计
难点：
滤波器的设计测控电路及装置
2009-7-29 3
仿真实验测控电路及装置
2009-7-29 4
a)
b)
c)
引言粗糙度测量测控电路及装置
2009-7-29 5
功能,
滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。
类型,
模拟滤波器和数字滤波器
低通、高通、带通、带阻
LC无源,RC无源,RC有源滤波器
传递函数的微分方程阶数分：一阶、二阶、高阶
滤波器基本知识
类型测控电路及装置
2009-7-29 6
r?
c)
a) b)
O
A(?)
O
A(?)
O
A(?)
r?
pK?
pK
pK?
pK
pK?
pK
p? cp?c?
1r? c1? 2p?1p?
d)
O
A(?)
pK?
pK
1p? c1? 1r? 2p?c2?2rc2? 2r?
各种滤波器频率特性测控电路及装置
2009-7-29 7
传递函数：输出信号与输入信号拉普拉斯之比
滤波器基本知识
传递函数与频率特性
js
sb
sb
asasasa
bsbsbsb
sU
sU
sH
m
l
l
l
m
k
k
k
n
n
n
n
m
m
m
m
i
o
0
0
01
1
1
01
1
1
)(
)(
)(
测控电路及装置
2009-7-29 8
网络极点网络零点
l
k
l
m
l
k
m
k
n
m
p
z
ps
zs
K
pspsps
zszszs
KsH
)(
)(
)())((
)())((
)(
1
1
21
21
)(
)(
)(
01
2
2
1
01
2
2
1
jjj
N
j
iii
M
i
asasa
bsbsb
sH
实际电路传递系数均为实数，故复数零点与极点必须共轭出现测控电路及装置
2009-7-29 9
结论,
根据线性网络理论，任意个互相隔离（没有负载效应）
的线性网络级联后，总的传递函数等于各个网络传递函数的乘积。
任何复杂的滤波网络，均可由若干简单的一阶与二阶滤波电路等效级联构成。
测控电路及装置
2009-7-29 10
滤波器基本知识
频率特性相频特性幅频特性
)(a r c t a n)(
|)(|)(
)(
)(
)(
)(
)(
0
0
jH
jHA
jb
jb
jU
jU
jH
m
l
l
l
m
k
k
k
i
o
滤波器频率选择 幅频特性测控电路及装置
2009-7-29 11
特征频率
2/ppf通带频率
2/rrf阻带频率
2/ccf转折频率
2/00?f?固有频率
滤波器基本知识
滤波器主要性能指标测控电路及装置
2009-7-29 12
增益与衰耗滤波器在通带内的增益 并非常数 。
通带增益 Kp
衰耗定义为增益的倒数。
通带增益变化量 △ Kp
测控电路及装置
2009-7-29 13
阻尼系数与品质因数阻尼系数 是表征滤波器对角频率为 w0信号的阻尼作用，是滤波器中表示能量衰耗的一项指标。
阻尼系数的倒数称为 品质因数,是评价 带通与带阻 滤波器频率选择特性的一个重要指标，
Q= w0/△ w。 式中的△ w为带通或带阻滤波器的
3dB带宽,w0为中心频率。
测控电路及装置
2009-7-29 14
灵敏度滤波电路由许多元件构成,每个元件参数值的变化都会影响滤波器的性能 。 滤波器某一性能指标 y对某一元件参数 x
变化的灵敏度记作 Sxy，
该灵敏度与测量仪器或电路系统灵敏度不是一个概念，该灵敏度越小,标志着电路容错能力越强，稳定性也越高 。
xdx
ydyS y
x /
/?
测控电路及装置
2009-7-29 15
群时延函数当滤波器幅频特性满足设计要求时，为保证输出信号失真度不超过允许范围，对其相频特性也应提出一定要求。在滤波器设计中，常用 群时延函数
d
d )()(?
结论,函数值越接近常数，信号相位失真越小测控电路及装置
2009-7-29 16
滤波器基本知识
基本滤波器
负载效应
RC
s
RC
K
s R C
sc
R
scsH
K
p
p
1
1
1
1
1
1
)(
1
测控电路及装置
2009-7-29 17
CRR
s
CRR
K
cRRs
RR
R
sc
RR
sc
R
sH
RR
R
K
L
L
p
L
L
L
L
L
L
L
p
)//(
1
)//(
1
)//(11
//
1
//
)(
加上负载 RL后：
测控电路及装置
2009-7-29 18
s R cR
R
sU
R
R
sH p
1
1
)1()()1()(
1
2
1
2
一阶低通滤波器测控电路及装置
2009-7-29 19
2
00
2
2
0
1
2
0
22
2
1
2
2
1
2
21
1
2
1
2
1
2
1
2
3
)1()(
1
)
1
(
3
)
1
(
)1(
13)(
1
)1()(
)]
1
/ / (
1
[
)
1
/ / (
1
)(
)(
,
1
1
)(
)(
C
)(
)(
)(
)(
)1(
)(
)(
)1()(
1
1
)1()()1()(
ssR
R
sH
RC
RCRC
s
s
RC
R
R
s R Cs R CR
R
sH
sC
R
sC
R
sC
R
sC
sU
sU
s R CsU
sU
CC
sU
sU
sU
sU
R
R
sU
sU
R
R
sH
s R cR
R
sU
R
R
sH
i
M
M
p
i
M
M
p
i
p
p
令当简单二阶滤波器测控电路及装置
2009-7-29 20
高通低通
5)-(4 )(
4)-(4 )(
0
0
s
sK
sH
s
K
sH
p
p
滤波器基本知识
基本滤波器
一阶滤波器测控电路及装置
2009-7-29 21
二阶低通滤波器
012
0)( asas bsH
改写为令,,/,010000 aabKa p
)64()( 2
002
20?
ss
KsH p
幅频与相频特性,
2
0
22
0
2
2
0
)()()(
pKA?)(
02
02
0 ar ct an
02
02
0 ar ct an
(4-7)
滤波器基本知识
基本滤波器
二阶滤波器测控电路及装置
2009-7-29 22
20
lgA
/dB
-1
0
1
-40
-20
0
20
α=2.5
α=1.67 α=1.25 α=0.8
α=0.5
α=0.33α=0.2α=0.1
lg(ω/ω0)
-60
a) 幅频特性
α=0.2
α=0.1-1 0 1
-180o
-90o
α=2.5
α=1.67
α=1.25 α=0.8
α=0.5
α=0.33
lg(ω/ω0)?/(° )
0° b) 相频特性测控电路及装置
2009-7-29 23
二阶高通滤波器
)84()( 2
00
2
2
ss sKsH p
2
0
22
0
2
2
)()()(
pKA
)(
02
02
0 a r c t a n
02
02
0 ar ct an
幅频与相频特性：
测控电路及装置
2009-7-29 24
b)
图 4-4
lg(ω/ω0)
α=2.5
-1 0 10°
90°
180°
α=1.67
α=1.25 α=0.8 α=0.5
α=0.33
α=0.2
α=0.1?/(° )
20
lgA
/dB
)
lg(ω/ω0)
-20
0
20 α=0.1α=0.2
α=0.33
α=0.5α=0.8α=1.25α=1.67
α=2.5
-1 0 1
-40
a) 幅频特性
b) 相频特性测控电路及装置
2009-7-29 25
二阶带通滤波器其幅频特性与相频特性分别为
)1Q ( 9)-(4
/
/)(
2
00
2
0
Qss
sQKsH p
)104(
)/()(
)/()(
2
0
22
0
2
0?
Q
QKA p
)(
02
02
0 )(ar ct an2 Q
02
02
0 )(ar ct an2 Q
测控电路及装置
2009-7-29 26
具有带通特性。
，达到最大值，时，当，时，或当当 p0 K)A( 0)A(0
2/K)A(
32/
p
c
时，也即
，处，通带增益下降在转折频率
c
c dBf
根据式 (4-10)可得,
202202 )/()( Qcc
0
021
2
02
2
00
2
2
02
2
00
1
/
42
,
42
Q
Q
QQQQ
cc
cc
绝对带宽相对带宽
//1 0
Q
测控电路及装置
2009-7-29 27
b) 相频特性-1 0 1
90o Q=100
Q=40Q=20Q=10Q=5
Q=2.5
Q=1
Q=0.5
lg(ω/ω0)
0o
-90o
/(° )
20
lgA
/dB
a) 幅频特性
lg(ω/ω0)-1 0 1
-60
-40
-20
Q=0.5 Q=1 Q=2.5 Q=5 Q=10
Q=20Q=40Q=100
0
测控电路及装置
2009-7-29 28
二阶带阻滤波器
2
00
2
2
0
2
)/(
)()(
sQs
sKsH p
)(
a r c t a n)(
)/()(
||
)(
2
0
2
0
2
0
22
0
2
2
0
2
Q
Q
K
A
p
其幅频特性和相频特性为测控电路及装置
2009-7-29 29
0 1
-20
Q=5Q=2.5Q=1
Q=0.1
Q=0.2
Q=0.5
lg(ω/ω0)
-40
-60
20
lgA
/dB
0 -1
-1
0 1
-90o
0o
90o Q=5
Q=2.5
Q=1 Q=0.5Q=0.2 Q=0.1
lg(ω/ω0)
/(° )
a) 幅频特性
b) 相频特性测控电路及装置
2009-7-29 30
二阶全通滤波电路（ 移相电路 ）
其幅频特性为常数，相频特性为
2
00
2
2
00
2 )(
)( ss ssKsH p
)(
02
0
2
0 ar ct an2
02
0
2
0 a r c t a n22
测控电路及装置
2009-7-29 31
原因 理想滤波器 要求幅频特性 A(w)在通带内为一常数，在阻带内为零，没有过渡带，还要求群延时函数在通带内为一常量，这在物理上是无法实现的。实践中往往选择适当逼近方法，实现对理想滤波器的最佳逼近。
滤波器基本知识
基本滤波器
滤波器特性的逼近逼近方法
巴特沃斯逼近
切比雪夫逼近
贝赛尔逼近测控电路及装置
2009-7-29 32
巴特沃斯逼近这种逼近的基本原则是使幅频特性在通带内最为平坦，并且单调变化。其幅频特性为
n
c
pKA
2)/(1
)(
n阶巴特沃斯低通滤波器的传递函数为
)(sH
2N s i n2 22 2
1
nssK
ckc
cN
k
p
12N s i n2 22 2
1
nsssK
ckc
cN
kc
cp
)2/()12( nkk
测控电路及装置
2009-7-29 33
0.5
1.0
ω /ω 0
n=2 n=4 n=5
1 20
A
1
-180°
0 ω /ω 0
n=5n=4n=2-360°
2
/(° )
三种巴特沃斯低通滤波器频率特性测控电路及装置
2009-7-29 34
切比雪夫逼近这种逼近方法的基本原则是允许通带内有一定的波动量△ Kp。其幅频特性为
)/(
110
)/(1
)(
10/
22
pn
K
pn
p
c
c
K
A
p
pp
pp
hn
n
)]/(ar cco sco s h [
)]/ar cco s (co s [
测控电路及装置
2009-7-29 35
)(SH
12
)c o s( s i n hs i ns i n h2
)c o s( s i n h
s i n h
s i n h
2
)c o s( s i n hs i ns i n h2
)c o s( s i n h
1
2222
222
1
2222
222
Nn
sss
K
Nn
ss
K
N
k kpkp
kp
p
pp
N
k kpkp
kp
p
nh
nkk
/)]/1([ a r c s in
)2/()12(
传递函数测控电路及装置
2009-7-29 36
ω/ω00
0.5
1 2
2 134
1.0
A
-180°
-360°
0 1 2
1
2
34
ω /ω 0?
四种五价低通滤波器的频率特性
1、贝赛尔逼近
2、巴特沃斯逼近
3、通带波动为 0.5dB切比雪夫逼近
4、通带波动为 2dB切比雪夫逼近测控电路及装置
2009-7-29 37
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。
测控电路及装置
2009-7-29 38
2 4 6 80
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
t/t0
2 13
uo(t)/ui
三种二阶低通滤波器的单位阶跃响应
贝赛尔逼近
巴特沃斯逼近
切比雪夫逼近测控电路及装置
2009-7-29 39
R
C
)(tuo)(tui
低通滤波器
C
R )(tuo)(tui
高通滤波器
RC
K p
1
1
0?
性能不高，如：当载波频率远高于信号带宽时。
RC有源滤波电路
一阶滤波电路测控电路及装置
2009-7-29 40
R
C
)(tuo)(tui
C
R
)(tuo
)(tui
低通滤波器 高通滤波器
∞
-
+ +N
∞
-
+ +N
单位增益一阶有源 RC滤波电路原因：负载对 RC无源滤波器有较大影响测控电路及装置
2009-7-29 41
R0
)(tuo)(tui
低通滤波器 高通滤波器
∞
-
+ +N
任意增益反相一阶有源 RC滤波电路
C
C
)(tuo
)(tui
∞
-
+ +N
R0
R
RC
R
R
K
R
R
K phpl
1
,
0
0
0
测控电路及装置
2009-7-29 42
243154321
21
)])1([)()( YYYKYYYYYY
YYKsH
f
f
该电路压控增益 Kf=1+R0/R,传递函数为
uo(t)
Y2Y1
Y4
Y3
Y5
R0R
ui(t)
∞+
- +N
压控电压源所处位置元件的复导纳～ 51 YY
RC有源滤波电路
压控电压源型滤波电路测控电路及装置
2009-7-29 43
低通滤波电路
∞+
- +N
R0R uo(t)
ui(t)
C1
C2
R2R1
22211
0
2121
0
0
1
)
11
(
1
1
1
CR
K
RRC
CCRR
R
R
KK
f
fp
传递函数与二阶低通滤波电路一般形式相同 (4-6)
测控电路及装置
2009-7-29 44
高通滤波器
uo(t)R
0R
ui(t)
C2C1 R1
R2
∞+
- +N
11212
0
2121
0
0
1
)
11
(
1
1
1
CR
K
CCR
CCRR
R
R
KK
f
fp
电路结构与低通相同，只是电阻与电容位置互换。
测控电路及装置
2009-7-29 45
带通滤波器
ui(t)
R0R uo(t)
C1
C2R1 R2
R3
∞+
- +N
12231311
0
21321
21
0
1
2
1
3
1
2
1
1111
])1()1(1[
CR
K
CRCRCRQ
CCRRR
RR
R
R
K
R
R
C
C
KK
f
ffp
测控电路及装置
2009-7-29 46
带阻滤波器
R1
C3 R
0R
uo(t)ui(t)
C2C1 R3
R2
∞
+
- +N
])1(2[
1
1
1
1
21
11
0
21
0
R
RR
K
CRQ
RRC
R
R
KK
f
f
fp
双 T网络必须满足平衡式结构：
213213
32121321
//,//
))((
CCCRRR
RCCRRCRR
或致自激振荡。说明增益过大很容易导都包含有或滤波参数,Q fK
测控电路及装置
2009-7-29 47
∞-
+ +N
Y4
Y1
Y3
Y2
Y5
R
ui(t) u
o(t)
3254321
21
)()( YYYYYYY
YYsH
构成：低通，高通，带通。 不能构成带阻。
RC有源滤波电路
无限增益多路反馈型滤波电路测控电路及装置
2009-7-29 48
低通滤波电路
∞-
+ +N
C2
R1
R3
R2
C1 Rui(t) uo(t)
)
111
(
1
1
3211
0
2132
0
1
3
RRRC
CCRR
R
R
KK
fp
测控电路及装置
2009-7-29 49
高通滤波器
∞
-
+ +N
R2
C1
C3
C2R
1 R uo(t)ui(t)
322
321
0
3221
0
3
1
1
CCR
CCC
CCRR
C
C
K
p
测控电路及装置
2009-7-29 50
带通滤波器 ∞-
+ +N
R3
R1
C2
C1
R2 Rui(t) uo(t)
)
11
(
1
)(
213
0
21321
21
0
211
13
CCRQ
CCRRR
RR
CCR
CR
K
p
无限增益多路反馈型滤波电路不存在正反馈，因而总量稳定的。
不足：对运算放大器理想程度要求比较高，调整也不方便。
测控电路及装置
2009-7-29 51
原理,根据给定的传递函数或微分方程,可以通过状态变量法利用加法器与积分器直接构成任意的滤波电路。
特点,灵敏度较低，调整方便，特性比较稳定。
RC有源滤波电路
双二阶环滤波电路测控电路及装置
2009-7-29 52
低通与带通滤波电路
∞
-
+ +N
1
∞
-
+ +N2
∞
-
+ +N3
R1
R0
R2
C1
R3 R4
R5
ui(t)
C2
u3(t) u2(t) u1(t)
12
0
0
21431
5
0
0
2
3
50
41
2
0
1
1
1
R
R
CRQ
CCRRR
R
R
R
K
R
R
K
R
R
K
ppp
，，
测控电路及装置
2009-7-29 53
高通、带阻与全通滤波
∞-
+
+N
1
∞-
+
+
N2
∞-
+
+
N3
uo(t)
ui(t)
R01
R1
R2
C1
R3 R4 R5
R02 R03
C2
测控电路及装置
2009-7-29 54
12
0
0
21531
4
0
02
4
1
CRQ
CCRRR
R
R
R
K
p
21531
4
12
2
213103
4
2023011
42
02
4
1
)
11
(
)(
CCRRR
R
s
CR
s
CCRRR
R
s
RRRRC
R
s
R
R
sH
450203320201
320201450203
2
024
01022303
/),2/(3
/,/2
)/(
,/R1
RRRRRRRR
RRRRRRRR
sRR
RRRR
、
并保持、
分子只剩开路，并使、令测控电路及装置
2009-7-29 55
低通、高通、带通、带阻与全通
∞
-
+
+
N1
∞
-
+
+
N3
∞
-
+
+
N2
∞
-
+
+
N4
ui(t)
uh(t) ub(t) ul(t) ux(t)
R01
R02
R04
R03
R1 R2
R05
R06
R07
R0C2C1
测控电路及装置
2009-7-29 56
11
0
0
2121
0
1
1
1
111
CRQ
CCRR
KKK
phpbp
，，
0070605040302011 RRRRRRRR、如果不变与增益均为为全通滤波器输出，则如果接入为带阻滤波器输出开路，则、如果
QK
uR
uR
px
x
x
0
07
07
,1
,
2
测控电路及装置
2009-7-29 57
波器。，通用性很强的集成滤可以构成一个调整方便成到芯片内部，之处的其他器件全部集可以将
。用性很强的集成滤波器特点：可以用来设计通
2121,,,CCRR
测控电路及装置
2009-7-29 58
有源滤波器的设计主要包括以下四个过程：
确定传递函数
选择电路结构
选择有源器件
计算无源元件参数设计方法：
公式法，
图表法，
计算机辅助设计法和类比法
RC有源滤波电路
有源滤波器设计测控电路及装置
2009-7-29 59
公式法例：设计一低通滤波器，要求通带截止频率 wp=1000Hz,带内增益 Kp=1000,且保持平坦，在阻带截止频率 wr=1500Hz
至少衰减 20dB.
(1)确定传递函数 (一般测控系统中巴特沃斯比切比雪夫应用较多 )
根据要求，滤波器在通带内增益平坦，因而选择巴特沃斯滤波器。
根据式 (4-12)
n
p
n
p
n
cr
p
r
p
n
cp
p
p
K
KK
A
KK
A
2
22
2
5.11
)1 0 0 0/1 5 0 0(1)/(1
)(
2)/(1
)(
N=5.7,实际 n=6
测控电路及装置
2009-7-29 60
(2)电路结构选择
∞+
- +N
R0R uo(t)
ui(t)
C1
C2
R2R1
特点,调整方便,
对有源器件要求较低。采用 3个如图所示的低通滤波器级联，每个通带截止频率都为
1000Hz,增益 10
1、压控电压源滤波电路使用元器件数目较少，对有源器件要求较低，结构简单，调整方便。但 Q值过大易振荡。
2、无限增益多路反馈型滤波电路，由于没有正反馈，稳定性强，但对有源器件要求较高。
测控电路及装置
2009-7-29 61
(3)有源器件的选择运算放大器可以选择 LM347。这种运算放大器开环增益较高，失调较小，频率特性也满足要求测控电路及装置
2009-7-29 62
(4)无源元件的选择选择 R=10k,根据通带增益取 R0=90k,
根据二阶有源滤波器设计电容选择用表，
C1=C2=0.01uF,
22211
0
2121
0
0
1
)
11
(
1
1
1
CR
K
RRC
CCRR
R
R
KK
f
fp
根据
10,2 fK?
可计算出：
kR
kR
35
2.7
2
1
特点,计算繁杂
f/Hz <100 100~10
00
(1~10)k (10~100)k >100k
C1/uF 10~0.
1
0.1~0.0
1
0.01~0.0
01
(1000~100)× 10
-6
(100~10)
× 10-6
测控电路及装置
2009-7-29 63
例：要求设计两个通带增益为 Kp=-2,转折频率为 fc1=650Hz
和 fc2=750Hz的无限增益多路反馈型二阶巴特沃斯低通滤波器。
图表法测控电路及装置
2009-7-29 64
⑴ 在给定的 fc下，参考下表选择电容 C1;
⑵ 根据 C1的实际值，按下式计算电阻换标系数 K;
K=100/fcC1
⑶ 由表确定 C2及归一化电阻值 ri，再换算出 Ri。
∞-
+ +N
C2
R1
R3
R2
C1 Rui(t)
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
|| pK
k/1r
k/2r
k/3r
C C2 1/
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
测控电路及装置
2009-7-29 65
计算机辅助设计法
1、通用 EDA软件 (multisim7)
二阶有源低通滤波器测控电路及装置
2009-7-29 66
二阶有源低通滤波器的幅频和相频响应测控电路及装置
2009-7-29 67
2、各 IC公司的专业滤波器设计软件如,MAXIM公司,Linear Technology等
Linear Technology,FilterCAD 3.0
测控电路及装置
2009-7-29 68
集成化是电子技术发展的必然趋势。
集成有源滤波器主要分为两类：
双二阶环滤波器
开关电容技术
集成有源滤波器
引言测控电路及装置
2009-7-29 69
`
∞-
+ +Nui(t) uo(t)
C2
R
1 2
a)
ui(t)
C2
uo(t)
∞-
+ +N
1 2C
1
V2V1
2?1
b)
Tc
2
1
c)
∞-
+ +N
21 C
1 uo(t)
I1
ui(t)
C2
d)
C2
∞-
+ +N uo(t)
2
I2
e)
1
2
0
12122
1
1
11
2
)/(/
//
21
/
C
C
f
f
fCCCTCRC
CTiuR
T
TuCi
uCq
c l k
c l kceq
cavieq
c
ciav
ic
时间常数之间构成一个等效电阻、则节点述过程是连续的足够小，可近似认为上如果
集成有源滤波器
开关电容滤波原理测控电路及装置
2009-7-29 70
集成有源滤波芯片介绍 (基于开关电容 )
测控电路及装置
2009-7-29 71
单片集成五阶巴特沃斯低通滤波器 MAX280
内部开关电容网络
R
C
Rclk
Cclk
(外部缓冲放大器 )
uo1(t)
uo2(t)1
4
6 3 2
5
8
7
-5v+5 v
(33pF)
内部时钟电路
ui(t)1,4脚为分频比编程端正,100,地,200，负,400
2,5脚为时钟输入悬空：内部时钟 fclk=140k
3dB截止频率 fc=1400,700,350Hz
3、外接 Rclk,Cclk元件可将驱动脉冲频率调到更低，也可外接时钟。
4、
cfRC?2/62.1?
测控电路及装置
2009-7-29 72
单片集成通用有源滤波器 MAX263/264
++
∫
++
∫∞-
+
+
分频比编码控制电路品质因数编码控制电路工作模式编码控制电路
S2 S3S1
1
S2 S
3
qr
r
r
r
+
IN
GND
M0 M1 Q0~Q6 CLKA OSCOUT
LP
BPN/HA
F0~F4
求和节点同相积分器S
1
N1 N2
同相积分器
N/HAA
MAX
263/264
15 14
1
Q0
28
Q1
F1
VˉGND
Q2
Q3
OSCOUT
F2F
0Q
4
Q6
Q5
N/HAB
BPB
LPB
F3
F4
V+
M0
M1
BPA
LPA
INB
INA
CLKB
CLKA
工作模式品质因数 Q
分频比测控电路及装置
2009-7-29 73
一、压控跟踪滤波器
∞-
+ +N
R3R1C2
C1R/
2
R2ui(t) uc(t)R R
0
uo(t)
∞-
+ +N
R3
R1
C2
C1
R2 Rui(t) uo(t)
)
11
(
1
)(
213
0
21321
21
0
211
13
CCRQ
CCRRR
RR
CCR
CR
K
p
跟踪滤波器跟踪滤波器是一种带通滤波器,中心频率在一定范围内可调，通带增益与带宽或相对带宽保持不变。
测控电路及装置
2009-7-29 74
变频跟踪滤波器被测信号源乘法器乘法器
90O移相器 乘法器加法器
90O移相器乘法器晶体滤波器中心频率?
0
低通滤波器
1/N分频器
e0
e1
e1
e2
e3 e4
e2
e6e5
e7 e7
e8 e9 e10 e11
带通滤波器中心频率?0
晶体振荡器 Nf0
测控电路及装置
2009-7-29 75
作业：
4-9
4-10
2009-7-29 1
第四章 信号分离电路内容,
滤波器基本知识 ★
RC有源滤波电路 ★
集成有源滤波器
跟踪滤波器测控电路及装置
2009-7-29 2
目的：
学习和理解各种滤波器的原理与特性
能够完成有源滤波器的设计
难点：
滤波器的设计测控电路及装置
2009-7-29 3
仿真实验测控电路及装置
2009-7-29 4
a)
b)
c)
引言粗糙度测量测控电路及装置
2009-7-29 5
功能,
滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。
类型,
模拟滤波器和数字滤波器
低通、高通、带通、带阻
LC无源,RC无源,RC有源滤波器
传递函数的微分方程阶数分：一阶、二阶、高阶
滤波器基本知识
类型测控电路及装置
2009-7-29 6
r?
c)
a) b)
O
A(?)
O
A(?)
O
A(?)
r?
pK?
pK
pK?
pK
pK?
pK
p? cp?c?
1r? c1? 2p?1p?
d)
O
A(?)
pK?
pK
1p? c1? 1r? 2p?c2?2rc2? 2r?
各种滤波器频率特性测控电路及装置
2009-7-29 7
传递函数：输出信号与输入信号拉普拉斯之比
滤波器基本知识
传递函数与频率特性
js
sb
sb
asasasa
bsbsbsb
sU
sU
sH
m
l
l
l
m
k
k
k
n
n
n
n
m
m
m
m
i
o
0
0
01
1
1
01
1
1
)(
)(
)(
测控电路及装置
2009-7-29 8
网络极点网络零点
l
k
l
m
l
k
m
k
n
m
p
z
ps
zs
K
pspsps
zszszs
KsH
)(
)(
)())((
)())((
)(
1
1
21
21
)(
)(
)(
01
2
2
1
01
2
2
1
jjj
N
j
iii
M
i
asasa
bsbsb
sH
实际电路传递系数均为实数，故复数零点与极点必须共轭出现测控电路及装置
2009-7-29 9
结论,
根据线性网络理论，任意个互相隔离（没有负载效应）
的线性网络级联后，总的传递函数等于各个网络传递函数的乘积。
任何复杂的滤波网络，均可由若干简单的一阶与二阶滤波电路等效级联构成。
测控电路及装置
2009-7-29 10
滤波器基本知识
频率特性相频特性幅频特性
)(a r c t a n)(
|)(|)(
)(
)(
)(
)(
)(
0
0
jH
jHA
jb
jb
jU
jU
jH
m
l
l
l
m
k
k
k
i
o
滤波器频率选择 幅频特性测控电路及装置
2009-7-29 11
特征频率
2/ppf通带频率
2/rrf阻带频率
2/ccf转折频率
2/00?f?固有频率
滤波器基本知识
滤波器主要性能指标测控电路及装置
2009-7-29 12
增益与衰耗滤波器在通带内的增益 并非常数 。
通带增益 Kp
衰耗定义为增益的倒数。
通带增益变化量 △ Kp
测控电路及装置
2009-7-29 13
阻尼系数与品质因数阻尼系数 是表征滤波器对角频率为 w0信号的阻尼作用，是滤波器中表示能量衰耗的一项指标。
阻尼系数的倒数称为 品质因数,是评价 带通与带阻 滤波器频率选择特性的一个重要指标，
Q= w0/△ w。 式中的△ w为带通或带阻滤波器的
3dB带宽,w0为中心频率。
测控电路及装置
2009-7-29 14
灵敏度滤波电路由许多元件构成,每个元件参数值的变化都会影响滤波器的性能 。 滤波器某一性能指标 y对某一元件参数 x
变化的灵敏度记作 Sxy，
该灵敏度与测量仪器或电路系统灵敏度不是一个概念，该灵敏度越小,标志着电路容错能力越强，稳定性也越高 。
xdx
ydyS y
x /
/?
测控电路及装置
2009-7-29 15
群时延函数当滤波器幅频特性满足设计要求时，为保证输出信号失真度不超过允许范围，对其相频特性也应提出一定要求。在滤波器设计中，常用 群时延函数
d
d )()(?
结论,函数值越接近常数，信号相位失真越小测控电路及装置
2009-7-29 16
滤波器基本知识
基本滤波器
负载效应
RC
s
RC
K
s R C
sc
R
scsH
K
p
p
1
1
1
1
1
1
)(
1
测控电路及装置
2009-7-29 17
CRR
s
CRR
K
cRRs
RR
R
sc
RR
sc
R
sH
RR
R
K
L
L
p
L
L
L
L
L
L
L
p
)//(
1
)//(
1
)//(11
//
1
//
)(
加上负载 RL后：
测控电路及装置
2009-7-29 18
s R cR
R
sU
R
R
sH p
1
1
)1()()1()(
1
2
1
2
一阶低通滤波器测控电路及装置
2009-7-29 19
2
00
2
2
0
1
2
0
22
2
1
2
2
1
2
21
1
2
1
2
1
2
1
2
3
)1()(
1
)
1
(
3
)
1
(
)1(
13)(
1
)1()(
)]
1
/ / (
1
[
)
1
/ / (
1
)(
)(
,
1
1
)(
)(
C
)(
)(
)(
)(
)1(
)(
)(
)1()(
1
1
)1()()1()(
ssR
R
sH
RC
RCRC
s
s
RC
R
R
s R Cs R CR
R
sH
sC
R
sC
R
sC
R
sC
sU
sU
s R CsU
sU
CC
sU
sU
sU
sU
R
R
sU
sU
R
R
sH
s R cR
R
sU
R
R
sH
i
M
M
p
i
M
M
p
i
p
p
令当简单二阶滤波器测控电路及装置
2009-7-29 20
高通低通
5)-(4 )(
4)-(4 )(
0
0
s
sK
sH
s
K
sH
p
p
滤波器基本知识
基本滤波器
一阶滤波器测控电路及装置
2009-7-29 21
二阶低通滤波器
012
0)( asas bsH
改写为令,,/,010000 aabKa p
)64()( 2
002
20?
ss
KsH p
幅频与相频特性,
2
0
22
0
2
2
0
)()()(
pKA?)(
02
02
0 ar ct an
02
02
0 ar ct an
(4-7)
滤波器基本知识
基本滤波器
二阶滤波器测控电路及装置
2009-7-29 22
20
lgA
/dB
-1
0
1
-40
-20
0
20
α=2.5
α=1.67 α=1.25 α=0.8
α=0.5
α=0.33α=0.2α=0.1
lg(ω/ω0)
-60
a) 幅频特性
α=0.2
α=0.1-1 0 1
-180o
-90o
α=2.5
α=1.67
α=1.25 α=0.8
α=0.5
α=0.33
lg(ω/ω0)?/(° )
0° b) 相频特性测控电路及装置
2009-7-29 23
二阶高通滤波器
)84()( 2
00
2
2
ss sKsH p
2
0
22
0
2
2
)()()(
pKA
)(
02
02
0 a r c t a n
02
02
0 ar ct an
幅频与相频特性：
测控电路及装置
2009-7-29 24
b)
图 4-4
lg(ω/ω0)
α=2.5
-1 0 10°
90°
180°
α=1.67
α=1.25 α=0.8 α=0.5
α=0.33
α=0.2
α=0.1?/(° )
20
lgA
/dB
)
lg(ω/ω0)
-20
0
20 α=0.1α=0.2
α=0.33
α=0.5α=0.8α=1.25α=1.67
α=2.5
-1 0 1
-40
a) 幅频特性
b) 相频特性测控电路及装置
2009-7-29 25
二阶带通滤波器其幅频特性与相频特性分别为
)1Q ( 9)-(4
/
/)(
2
00
2
0
Qss
sQKsH p
)104(
)/()(
)/()(
2
0
22
0
2
0?
Q
QKA p
)(
02
02
0 )(ar ct an2 Q
02
02
0 )(ar ct an2 Q
测控电路及装置
2009-7-29 26
具有带通特性。
，达到最大值，时，当，时，或当当 p0 K)A( 0)A(0
2/K)A(
32/
p
c
时，也即
，处，通带增益下降在转折频率
c
c dBf
根据式 (4-10)可得,
202202 )/()( Qcc
0
021
2
02
2
00
2
2
02
2
00
1
/
42
,
42
Q
Q
QQQQ
cc
cc
绝对带宽相对带宽
//1 0
Q
测控电路及装置
2009-7-29 27
b) 相频特性-1 0 1
90o Q=100
Q=40Q=20Q=10Q=5
Q=2.5
Q=1
Q=0.5
lg(ω/ω0)
0o
-90o
/(° )
20
lgA
/dB
a) 幅频特性
lg(ω/ω0)-1 0 1
-60
-40
-20
Q=0.5 Q=1 Q=2.5 Q=5 Q=10
Q=20Q=40Q=100
0
测控电路及装置
2009-7-29 28
二阶带阻滤波器
2
00
2
2
0
2
)/(
)()(
sQs
sKsH p
)(
a r c t a n)(
)/()(
||
)(
2
0
2
0
2
0
22
0
2
2
0
2
Q
Q
K
A
p
其幅频特性和相频特性为测控电路及装置
2009-7-29 29
0 1
-20
Q=5Q=2.5Q=1
Q=0.1
Q=0.2
Q=0.5
lg(ω/ω0)
-40
-60
20
lgA
/dB
0 -1
-1
0 1
-90o
0o
90o Q=5
Q=2.5
Q=1 Q=0.5Q=0.2 Q=0.1
lg(ω/ω0)
/(° )
a) 幅频特性
b) 相频特性测控电路及装置
2009-7-29 30
二阶全通滤波电路（ 移相电路 ）
其幅频特性为常数，相频特性为
2
00
2
2
00
2 )(
)( ss ssKsH p
)(
02
0
2
0 ar ct an2
02
0
2
0 a r c t a n22
测控电路及装置
2009-7-29 31
原因 理想滤波器 要求幅频特性 A(w)在通带内为一常数，在阻带内为零，没有过渡带，还要求群延时函数在通带内为一常量，这在物理上是无法实现的。实践中往往选择适当逼近方法，实现对理想滤波器的最佳逼近。
滤波器基本知识
基本滤波器
滤波器特性的逼近逼近方法
巴特沃斯逼近
切比雪夫逼近
贝赛尔逼近测控电路及装置
2009-7-29 32
巴特沃斯逼近这种逼近的基本原则是使幅频特性在通带内最为平坦，并且单调变化。其幅频特性为
n
c
pKA
2)/(1
)(
n阶巴特沃斯低通滤波器的传递函数为
)(sH
2N s i n2 22 2
1
nssK
ckc
cN
k
p
12N s i n2 22 2
1
nsssK
ckc
cN
kc
cp
)2/()12( nkk
测控电路及装置
2009-7-29 33
0.5
1.0
ω /ω 0
n=2 n=4 n=5
1 20
A
1
-180°
0 ω /ω 0
n=5n=4n=2-360°
2
/(° )
三种巴特沃斯低通滤波器频率特性测控电路及装置
2009-7-29 34
切比雪夫逼近这种逼近方法的基本原则是允许通带内有一定的波动量△ Kp。其幅频特性为
)/(
110
)/(1
)(
10/
22
pn
K
pn
p
c
c
K
A
p
pp
pp
hn
n
)]/(ar cco sco s h [
)]/ar cco s (co s [
测控电路及装置
2009-7-29 35
)(SH
12
)c o s( s i n hs i ns i n h2
)c o s( s i n h
s i n h
s i n h
2
)c o s( s i n hs i ns i n h2
)c o s( s i n h
1
2222
222
1
2222
222
Nn
sss
K
Nn
ss
K
N
k kpkp
kp
p
pp
N
k kpkp
kp
p
nh
nkk
/)]/1([ a r c s in
)2/()12(
传递函数测控电路及装置
2009-7-29 36
ω/ω00
0.5
1 2
2 134
1.0
A
-180°
-360°
0 1 2
1
2
34
ω /ω 0?
四种五价低通滤波器的频率特性
1、贝赛尔逼近
2、巴特沃斯逼近
3、通带波动为 0.5dB切比雪夫逼近
4、通带波动为 2dB切比雪夫逼近测控电路及装置
2009-7-29 37
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。
测控电路及装置
2009-7-29 38
2 4 6 80
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
t/t0
2 13
uo(t)/ui
三种二阶低通滤波器的单位阶跃响应
贝赛尔逼近
巴特沃斯逼近
切比雪夫逼近测控电路及装置
2009-7-29 39
R
C
)(tuo)(tui
低通滤波器
C
R )(tuo)(tui
高通滤波器
RC
K p
1
1
0?
性能不高，如：当载波频率远高于信号带宽时。
RC有源滤波电路
一阶滤波电路测控电路及装置
2009-7-29 40
R
C
)(tuo)(tui
C
R
)(tuo
)(tui
低通滤波器 高通滤波器
∞
-
+ +N
∞
-
+ +N
单位增益一阶有源 RC滤波电路原因：负载对 RC无源滤波器有较大影响测控电路及装置
2009-7-29 41
R0
)(tuo)(tui
低通滤波器 高通滤波器
∞
-
+ +N
任意增益反相一阶有源 RC滤波电路
C
C
)(tuo
)(tui
∞
-
+ +N
R0
R
RC
R
R
K
R
R
K phpl
1
,
0
0
0
测控电路及装置
2009-7-29 42
243154321
21
)])1([)()( YYYKYYYYYY
YYKsH
f
f
该电路压控增益 Kf=1+R0/R,传递函数为
uo(t)
Y2Y1
Y4
Y3
Y5
R0R
ui(t)
∞+
- +N
压控电压源所处位置元件的复导纳～ 51 YY
RC有源滤波电路
压控电压源型滤波电路测控电路及装置
2009-7-29 43
低通滤波电路
∞+
- +N
R0R uo(t)
ui(t)
C1
C2
R2R1
22211
0
2121
0
0
1
)
11
(
1
1
1
CR
K
RRC
CCRR
R
R
KK
f
fp
传递函数与二阶低通滤波电路一般形式相同 (4-6)
测控电路及装置
2009-7-29 44
高通滤波器
uo(t)R
0R
ui(t)
C2C1 R1
R2
∞+
- +N
11212
0
2121
0
0
1
)
11
(
1
1
1
CR
K
CCR
CCRR
R
R
KK
f
fp
电路结构与低通相同，只是电阻与电容位置互换。
测控电路及装置
2009-7-29 45
带通滤波器
ui(t)
R0R uo(t)
C1
C2R1 R2
R3
∞+
- +N
12231311
0
21321
21
0
1
2
1
3
1
2
1
1111
])1()1(1[
CR
K
CRCRCRQ
CCRRR
RR
R
R
K
R
R
C
C
KK
f
ffp
测控电路及装置
2009-7-29 46
带阻滤波器
R1
C3 R
0R
uo(t)ui(t)
C2C1 R3
R2
∞
+
- +N
])1(2[
1
1
1
1
21
11
0
21
0
R
RR
K
CRQ
RRC
R
R
KK
f
f
fp
双 T网络必须满足平衡式结构：
213213
32121321
//,//
))((
CCCRRR
RCCRRCRR
或致自激振荡。说明增益过大很容易导都包含有或滤波参数,Q fK
测控电路及装置
2009-7-29 47
∞-
+ +N
Y4
Y1
Y3
Y2
Y5
R
ui(t) u
o(t)
3254321
21
)()( YYYYYYY
YYsH
构成：低通，高通，带通。 不能构成带阻。
RC有源滤波电路
无限增益多路反馈型滤波电路测控电路及装置
2009-7-29 48
低通滤波电路
∞-
+ +N
C2
R1
R3
R2
C1 Rui(t) uo(t)
)
111
(
1
1
3211
0
2132
0
1
3
RRRC
CCRR
R
R
KK
fp
测控电路及装置
2009-7-29 49
高通滤波器
∞
-
+ +N
R2
C1
C3
C2R
1 R uo(t)ui(t)
322
321
0
3221
0
3
1
1
CCR
CCC
CCRR
C
C
K
p
测控电路及装置
2009-7-29 50
带通滤波器 ∞-
+ +N
R3
R1
C2
C1
R2 Rui(t) uo(t)
)
11
(
1
)(
213
0
21321
21
0
211
13
CCRQ
CCRRR
RR
CCR
CR
K
p
无限增益多路反馈型滤波电路不存在正反馈，因而总量稳定的。
不足：对运算放大器理想程度要求比较高，调整也不方便。
测控电路及装置
2009-7-29 51
原理,根据给定的传递函数或微分方程,可以通过状态变量法利用加法器与积分器直接构成任意的滤波电路。
特点,灵敏度较低，调整方便，特性比较稳定。
RC有源滤波电路
双二阶环滤波电路测控电路及装置
2009-7-29 52
低通与带通滤波电路
∞
-
+ +N
1
∞
-
+ +N2
∞
-
+ +N3
R1
R0
R2
C1
R3 R4
R5
ui(t)
C2
u3(t) u2(t) u1(t)
12
0
0
21431
5
0
0
2
3
50
41
2
0
1
1
1
R
R
CRQ
CCRRR
R
R
R
K
R
R
K
R
R
K
ppp
，，
测控电路及装置
2009-7-29 53
高通、带阻与全通滤波
∞-
+
+N
1
∞-
+
+
N2
∞-
+
+
N3
uo(t)
ui(t)
R01
R1
R2
C1
R3 R4 R5
R02 R03
C2
测控电路及装置
2009-7-29 54
12
0
0
21531
4
0
02
4
1
CRQ
CCRRR
R
R
R
K
p
21531
4
12
2
213103
4
2023011
42
02
4
1
)
11
(
)(
CCRRR
R
s
CR
s
CCRRR
R
s
RRRRC
R
s
R
R
sH
450203320201
320201450203
2
024
01022303
/),2/(3
/,/2
)/(
,/R1
RRRRRRRR
RRRRRRRR
sRR
RRRR
、
并保持、
分子只剩开路，并使、令测控电路及装置
2009-7-29 55
低通、高通、带通、带阻与全通
∞
-
+
+
N1
∞
-
+
+
N3
∞
-
+
+
N2
∞
-
+
+
N4
ui(t)
uh(t) ub(t) ul(t) ux(t)
R01
R02
R04
R03
R1 R2
R05
R06
R07
R0C2C1
测控电路及装置
2009-7-29 56
11
0
0
2121
0
1
1
1
111
CRQ
CCRR
KKK
phpbp
，，
0070605040302011 RRRRRRRR、如果不变与增益均为为全通滤波器输出，则如果接入为带阻滤波器输出开路，则、如果
QK
uR
uR
px
x
x
0
07
07
,1
,
2
测控电路及装置
2009-7-29 57
波器。，通用性很强的集成滤可以构成一个调整方便成到芯片内部，之处的其他器件全部集可以将
。用性很强的集成滤波器特点：可以用来设计通
2121,,,CCRR
测控电路及装置
2009-7-29 58
有源滤波器的设计主要包括以下四个过程：
确定传递函数
选择电路结构
选择有源器件
计算无源元件参数设计方法：
公式法，
图表法，
计算机辅助设计法和类比法
RC有源滤波电路
有源滤波器设计测控电路及装置
2009-7-29 59
公式法例：设计一低通滤波器，要求通带截止频率 wp=1000Hz,带内增益 Kp=1000,且保持平坦，在阻带截止频率 wr=1500Hz
至少衰减 20dB.
(1)确定传递函数 (一般测控系统中巴特沃斯比切比雪夫应用较多 )
根据要求，滤波器在通带内增益平坦，因而选择巴特沃斯滤波器。
根据式 (4-12)
n
p
n
p
n
cr
p
r
p
n
cp
p
p
K
KK
A
KK
A
2
22
2
5.11
)1 0 0 0/1 5 0 0(1)/(1
)(
2)/(1
)(
N=5.7,实际 n=6
测控电路及装置
2009-7-29 60
(2)电路结构选择
∞+
- +N
R0R uo(t)
ui(t)
C1
C2
R2R1
特点,调整方便,
对有源器件要求较低。采用 3个如图所示的低通滤波器级联，每个通带截止频率都为
1000Hz,增益 10
1、压控电压源滤波电路使用元器件数目较少，对有源器件要求较低，结构简单，调整方便。但 Q值过大易振荡。
2、无限增益多路反馈型滤波电路，由于没有正反馈，稳定性强，但对有源器件要求较高。
测控电路及装置
2009-7-29 61
(3)有源器件的选择运算放大器可以选择 LM347。这种运算放大器开环增益较高，失调较小，频率特性也满足要求测控电路及装置
2009-7-29 62
(4)无源元件的选择选择 R=10k,根据通带增益取 R0=90k,
根据二阶有源滤波器设计电容选择用表，
C1=C2=0.01uF,
22211
0
2121
0
0
1
)
11
(
1
1
1
CR
K
RRC
CCRR
R
R
KK
f
fp
根据
10,2 fK?
可计算出：
kR
kR
35
2.7
2
1
特点,计算繁杂
f/Hz <100 100~10
00
(1~10)k (10~100)k >100k
C1/uF 10~0.
1
0.1~0.0
1
0.01~0.0
01
(1000~100)× 10
-6
(100~10)
× 10-6
测控电路及装置
2009-7-29 63
例：要求设计两个通带增益为 Kp=-2,转折频率为 fc1=650Hz
和 fc2=750Hz的无限增益多路反馈型二阶巴特沃斯低通滤波器。
图表法测控电路及装置
2009-7-29 64
⑴ 在给定的 fc下，参考下表选择电容 C1;
⑵ 根据 C1的实际值，按下式计算电阻换标系数 K;
K=100/fcC1
⑶ 由表确定 C2及归一化电阻值 ri，再换算出 Ri。
∞-
+ +N
C2
R1
R3
R2
C1 Rui(t)
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
|| pK
k/1r
k/2r
k/3r
C C2 1/
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
测控电路及装置
2009-7-29 65
计算机辅助设计法
1、通用 EDA软件 (multisim7)
二阶有源低通滤波器测控电路及装置
2009-7-29 66
二阶有源低通滤波器的幅频和相频响应测控电路及装置
2009-7-29 67
2、各 IC公司的专业滤波器设计软件如,MAXIM公司,Linear Technology等
Linear Technology,FilterCAD 3.0
测控电路及装置
2009-7-29 68
集成化是电子技术发展的必然趋势。
集成有源滤波器主要分为两类：
双二阶环滤波器
开关电容技术
集成有源滤波器
引言测控电路及装置
2009-7-29 69
`
∞-
+ +Nui(t) uo(t)
C2
R
1 2
a)
ui(t)
C2
uo(t)
∞-
+ +N
1 2C
1
V2V1
2?1
b)
Tc
2
1
c)
∞-
+ +N
21 C
1 uo(t)
I1
ui(t)
C2
d)
C2
∞-
+ +N uo(t)
2
I2
e)
1
2
0
12122
1
1
11
2
)/(/
//
21
/
C
C
f
f
fCCCTCRC
CTiuR
T
TuCi
uCq
c l k
c l kceq
cavieq
c
ciav
ic
时间常数之间构成一个等效电阻、则节点述过程是连续的足够小，可近似认为上如果
集成有源滤波器
开关电容滤波原理测控电路及装置
2009-7-29 70
集成有源滤波芯片介绍 (基于开关电容 )
测控电路及装置
2009-7-29 71
单片集成五阶巴特沃斯低通滤波器 MAX280
内部开关电容网络
R
C
Rclk
Cclk
(外部缓冲放大器 )
uo1(t)
uo2(t)1
4
6 3 2
5
8
7
-5v+5 v
(33pF)
内部时钟电路
ui(t)1,4脚为分频比编程端正,100,地,200，负,400
2,5脚为时钟输入悬空：内部时钟 fclk=140k
3dB截止频率 fc=1400,700,350Hz
3、外接 Rclk,Cclk元件可将驱动脉冲频率调到更低，也可外接时钟。
4、
cfRC?2/62.1?
测控电路及装置
2009-7-29 72
单片集成通用有源滤波器 MAX263/264
++
∫
++
∫∞-
+
+
分频比编码控制电路品质因数编码控制电路工作模式编码控制电路
S2 S3S1
1
S2 S
3
qr
r
r
r
+
IN
GND
M0 M1 Q0~Q6 CLKA OSCOUT
LP
BPN/HA
F0~F4
求和节点同相积分器S
1
N1 N2
同相积分器
N/HAA
MAX
263/264
15 14
1
Q0
28
Q1
F1
VˉGND
Q2
Q3
OSCOUT
F2F
0Q
4
Q6
Q5
N/HAB
BPB
LPB
F3
F4
V+
M0
M1
BPA
LPA
INB
INA
CLKB
CLKA
工作模式品质因数 Q
分频比测控电路及装置
2009-7-29 73
一、压控跟踪滤波器
∞-
+ +N
R3R1C2
C1R/
2
R2ui(t) uc(t)R R
0
uo(t)
∞-
+ +N
R3
R1
C2
C1
R2 Rui(t) uo(t)
)
11
(
1
)(
213
0
21321
21
0
211
13
CCRQ
CCRRR
RR
CCR
CR
K
p
跟踪滤波器跟踪滤波器是一种带通滤波器,中心频率在一定范围内可调，通带增益与带宽或相对带宽保持不变。
测控电路及装置
2009-7-29 74
变频跟踪滤波器被测信号源乘法器乘法器
90O移相器 乘法器加法器
90O移相器乘法器晶体滤波器中心频率?
0
低通滤波器
1/N分频器
e0
e1
e1
e2
e3 e4
e2
e6e5
e7 e7
e8 e9 e10 e11
带通滤波器中心频率?0
晶体振荡器 Nf0
测控电路及装置
2009-7-29 75
作业：
4-9
4-10
