9.1 滤波电路的基本概念与分类
9.3 高阶有源滤波电路
*9.4 开关电容滤波器
9.5 正弦波振荡电路的振荡条件
9.2 一阶有源滤波电路
9.6 RC正弦波振荡电路
9.7 LC正弦波振荡电路
9.8 非正弦信号产生电路
9.1 滤波电路的基本概念与分类
1,基本概念
)(
)()(
i
o
sV
sVsA?
滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无用频率信号的电子装置 。
有源滤波器：由有源器件构成的滤波器 。
滤波电路传递函数定义时,有?j?s
)(je)j()j( AA )()j( A
其中 )j(?A
)(
—— 模,幅频响应
—— 相位角,相频响应群时延响应
)( d )(d)( s
9.1 滤波电路的基本概念与分类
2,分类低通 （ LPF）
高通 （ HPF）
带通 （ BPF）
带阻 （ BEF）
全通 （ APF）
end
9.2 一阶有源滤波电路
1,低通滤波电路
c
0
1
)(
s
AsA
传递函数
2
c
0
)(1
)j(
AA
其中特征角频率
1
f
0 1 R
RA
RC
1
c
故,幅频相应为同相比例放大系数
9.2 一阶有源滤波电路
2,高通滤波电路一阶有源滤波电路通带 外 衰 减 速 率 慢 （ -
20dB/十倍频程 ）,与理想情况相差较远 。 一般用在对滤波要求不高的场合 。
end
低通电路中的 R和 C交换位置便构成高通滤波电路
9.3 高阶有源滤波电路
9.3.2 有源高通滤波电路
9.3.3 有源带通滤波电路
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
9.3.1 有源低通滤波电路
9.3.1 有源低通滤波电路
1,二阶有源低通滤波电路
2,传递函数
1
fF 1
R
RA
V
)(
)(
P
o
F sV
sVA
V?
)(/1/1)( AP sVsCR sCsV
对于滤波电路,有
R
sVsV )()( Ai?
sC
sVsV
/1
)()( oA 0)()( PA
R
sVsV
得滤波电路传递函数
)(
)()(
i
o
sV
sVsA?
2
F
F
)()-(31 s C Rs C RA
A
V
V
（ 二阶 ）
（ 同相比例 ）
2,传递函数
F0 VAA?
RC
1
c
令 称为 通带增益
)(
)()(
i
o
sV
sVsA?
2
F
F
)()-(31 s C Rs C RA
A
V
V
F3
1
VA
Q
称为 特征角频率称为 等效品质因数则
2
c
n2
2
c0)(
s
Q
s
AsA
滤波电路才能稳定工作 。时，，即当 3 03
FF VV AA
注意：
2,传递函数用 代入,可得传递函数的频率响应：?j?s
2
c
2
2
c
0
)()(1
1
lg20
)j(
lg20
Q
A
A
归一化的幅频响应相频响应
2
c
c
)(1
a r c t g)(
Q
3,幅频响应
2
c
2
2
c
0
)()(1
1
lg20
)j(
lg20
Q
A
A
归一化的幅频响应曲线
4,n阶巴特沃斯传递函数传递函数为
2n
0
)/(1
)(
c
AjA
式中 n为阶滤波电路阶数,?c为 3dB载止角频率,A0为通带电压增益 。
9.3.2 有源高通滤波电路
1,二阶高通滤波电路将低通电路中的电容和电阻对换,便成为高通电路 。
传递函数
2
c
c2
2
0)(
s
Q
s
sAsA
2c
2
2c0 )(1)(
1
lg20
)j(
lg20
Q
A
A
归一化的幅频响应
2,巴特沃斯传递函数及其归一化幅频响应
2n
0
)/(1
)(
c
AjA
归一化幅频响应
9.3.3 有源带通滤波电路
1,电路组成原理可由低通和高通串联得到必须满足
11
H
1
CR
低通截止角频率
22
L
1
CR
高通截止角频率
HL
2,例 9.3.2
9.3.3 有源带通滤波电路
3,二阶有源带通滤波电路令传递函数
2
F
F
)()-(31)( s C Rs C RA
s C RAsA
V
V
F
F
0 -3
V
V
A
AA?
RC
1
0
F3
1
VA
Q
得
2
00
0
0
)(1
)(
s
Q
s
Q
s
A
sA
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路可由低通和高通并联得到必须满足
HL
双 T选频网络
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路双 T带阻滤波电路
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路阻滤波电路的幅频特性
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
end
9.5 正弦波振荡电路的振荡条件正反馈放大电路框图
（ 注意与负反馈方框图的差别 ）
1,振荡条件
fia XXX
若环路增益 1?FA 则,
fa XX
去掉,
iX? oX?
仍有稳定的输出 。
又
fafa AFFAFA所以振荡条件为
1)()( FA 振幅平衡条件
π2)()( fa n 相位平衡条件起振条件
2,起振和稳幅
# 振荡电路是单口网络,无须输入信号就能起振,起振的信号源来自何处？ 电路器件内部噪声以及电源接通扰动
1)()( FA
π2)()( fa n
当输出信号幅值增加到一定程度时,就要限制它继续增加,否则波形将出现失真 。
噪声中,满足相位平衡条件的某一频率?0的噪声信号被放大,成为振荡电路的输出信号 。
稳幅的作用就是,当输出信号幅值增加到一定程度时,
使振幅平衡条件从 回到1?AF 。 1?AF
end
放大电路 （ 包括负反馈放大电路 ）
3,振荡电路基本组成部分
反馈网络 （ 构成正反馈的 ）
选频网络 （ 选择满足相位平衡条件的一个频率 。 经常与反馈网络合二为一 。 ）
稳幅环节
9.6 RC正弦波振荡电路
1,电路组成
2,RC串并联选频网络的选频特性
3,振荡电路工作原理
4,稳幅措施
1,电路组成反馈网络兼做选频网络
RC桥式振荡电路反馈系数
2,RC串并联选频网络的选频特性
)(
)()(
o
f
sV
sVsF
V?
幅频响应又
21
2
ZZ
Z
2)(31 s C Rs C R
s C R
j?s 且令
RC
1
0
则
)(j3
1
0
0?
VF
20
0
2 )(3
1
VF
相频响应
3
)(
a r c t g
0
0
f
2,RC串并联选频网络的选频特性当
20
0
2 )(3
1
VF
幅频响应有最大值
3
)(
a r c t g
0
0
f
RCffRC π2
1 1
00 或
3
1
ma x?VF
相频响应 0
f
3,振荡电路工作原理此时若放大电路的电压增益为用瞬时极性法判断可知,
电路满足相位平衡条件则振荡电路满足振幅平衡条件
0f
当
RC
1
0
时,
π2fa n
31
1
f
R
RA
V
1313VV FA
电路可以输出频率为 的正弦波 RC
f π2 10?
RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波采用非线性元件
4,稳幅措施
热敏元件热敏电阻起振时,
31
1
f
R
RA
V
即 1?
VV FA
热敏电阻的作用
oVoI功耗 fR?温度 fR?阻值 fR
3?VA 1?VV FA 稳幅?VA
采用非线性元件
4,稳幅措施
场效应管 （ JFET）
31
DS3
p3?
RR
RA
V
稳幅原理
oV)(GS 负值V
DSR
1?VV FA 稳幅
VA
34 CRD,、
整流滤波
T 压控电阻
v DS
i D
v GS = 0 V
- 1V
- 2V
- 3V
3?VA
可变电阻区，
斜率随 vGS不同而变化
9.3 高阶有源滤波电路
*9.4 开关电容滤波器
9.5 正弦波振荡电路的振荡条件
9.2 一阶有源滤波电路
9.6 RC正弦波振荡电路
9.7 LC正弦波振荡电路
9.8 非正弦信号产生电路
9.1 滤波电路的基本概念与分类
1,基本概念
)(
)()(
i
o
sV
sVsA?
滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无用频率信号的电子装置 。
有源滤波器：由有源器件构成的滤波器 。
滤波电路传递函数定义时,有?j?s
)(je)j()j( AA )()j( A
其中 )j(?A
)(
—— 模,幅频响应
—— 相位角,相频响应群时延响应
)( d )(d)( s
9.1 滤波电路的基本概念与分类
2,分类低通 （ LPF）
高通 （ HPF）
带通 （ BPF）
带阻 （ BEF）
全通 （ APF）
end
9.2 一阶有源滤波电路
1,低通滤波电路
c
0
1
)(
s
AsA
传递函数
2
c
0
)(1
)j(
AA
其中特征角频率
1
f
0 1 R
RA
RC
1
c
故,幅频相应为同相比例放大系数
9.2 一阶有源滤波电路
2,高通滤波电路一阶有源滤波电路通带 外 衰 减 速 率 慢 （ -
20dB/十倍频程 ）,与理想情况相差较远 。 一般用在对滤波要求不高的场合 。
end
低通电路中的 R和 C交换位置便构成高通滤波电路
9.3 高阶有源滤波电路
9.3.2 有源高通滤波电路
9.3.3 有源带通滤波电路
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
9.3.1 有源低通滤波电路
9.3.1 有源低通滤波电路
1,二阶有源低通滤波电路
2,传递函数
1
fF 1
R
RA
V
)(
)(
P
o
F sV
sVA
V?
)(/1/1)( AP sVsCR sCsV
对于滤波电路,有
R
sVsV )()( Ai?
sC
sVsV
/1
)()( oA 0)()( PA
R
sVsV
得滤波电路传递函数
)(
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i
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2
F
F
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A
V
V
（ 二阶 ）
（ 同相比例 ）
2,传递函数
F0 VAA?
RC
1
c
令 称为 通带增益
)(
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i
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sVsA?
2
F
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VA
Q
称为 特征角频率称为 等效品质因数则
2
c
n2
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s
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AsA
滤波电路才能稳定工作 。时，，即当 3 03
FF VV AA
注意：
2,传递函数用 代入,可得传递函数的频率响应：?j?s
2
c
2
2
c
0
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1
lg20
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Q
A
A
归一化的幅频响应相频响应
2
c
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)(1
a r c t g)(
Q
3,幅频响应
2
c
2
2
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1
lg20
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Q
A
A
归一化的幅频响应曲线
4,n阶巴特沃斯传递函数传递函数为
2n
0
)/(1
)(
c
AjA
式中 n为阶滤波电路阶数,?c为 3dB载止角频率,A0为通带电压增益 。
9.3.2 有源高通滤波电路
1,二阶高通滤波电路将低通电路中的电容和电阻对换,便成为高通电路 。
传递函数
2
c
c2
2
0)(
s
Q
s
sAsA
2c
2
2c0 )(1)(
1
lg20
)j(
lg20
Q
A
A
归一化的幅频响应
2,巴特沃斯传递函数及其归一化幅频响应
2n
0
)/(1
)(
c
AjA
归一化幅频响应
9.3.3 有源带通滤波电路
1,电路组成原理可由低通和高通串联得到必须满足
11
H
1
CR
低通截止角频率
22
L
1
CR
高通截止角频率
HL
2,例 9.3.2
9.3.3 有源带通滤波电路
3,二阶有源带通滤波电路令传递函数
2
F
F
)()-(31)( s C Rs C RA
s C RAsA
V
V
F
F
0 -3
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VA
Q
得
2
00
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)(1
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Q
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Q
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A
sA
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路可由低通和高通并联得到必须满足
HL
双 T选频网络
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路双 T带阻滤波电路
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路阻滤波电路的幅频特性
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
end
9.5 正弦波振荡电路的振荡条件正反馈放大电路框图
（ 注意与负反馈方框图的差别 ）
1,振荡条件
fia XXX
若环路增益 1?FA 则,
fa XX
去掉,
iX? oX?
仍有稳定的输出 。
又
fafa AFFAFA所以振荡条件为
1)()( FA 振幅平衡条件
π2)()( fa n 相位平衡条件起振条件
2,起振和稳幅
# 振荡电路是单口网络,无须输入信号就能起振,起振的信号源来自何处？ 电路器件内部噪声以及电源接通扰动
1)()( FA
π2)()( fa n
当输出信号幅值增加到一定程度时,就要限制它继续增加,否则波形将出现失真 。
噪声中,满足相位平衡条件的某一频率?0的噪声信号被放大,成为振荡电路的输出信号 。
稳幅的作用就是,当输出信号幅值增加到一定程度时,
使振幅平衡条件从 回到1?AF 。 1?AF
end
放大电路 （ 包括负反馈放大电路 ）
3,振荡电路基本组成部分
反馈网络 （ 构成正反馈的 ）
选频网络 （ 选择满足相位平衡条件的一个频率 。 经常与反馈网络合二为一 。 ）
稳幅环节
9.6 RC正弦波振荡电路
1,电路组成
2,RC串并联选频网络的选频特性
3,振荡电路工作原理
4,稳幅措施
1,电路组成反馈网络兼做选频网络
RC桥式振荡电路反馈系数
2,RC串并联选频网络的选频特性
)(
)()(
o
f
sV
sVsF
V?
幅频响应又
21
2
ZZ
Z
2)(31 s C Rs C R
s C R
j?s 且令
RC
1
0
则
)(j3
1
0
0?
VF
20
0
2 )(3
1
VF
相频响应
3
)(
a r c t g
0
0
f
2,RC串并联选频网络的选频特性当
20
0
2 )(3
1
VF
幅频响应有最大值
3
)(
a r c t g
0
0
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RCffRC π2
1 1
00 或
3
1
ma x?VF
相频响应 0
f
3,振荡电路工作原理此时若放大电路的电压增益为用瞬时极性法判断可知,
电路满足相位平衡条件则振荡电路满足振幅平衡条件
0f
当
RC
1
0
时,
π2fa n
31
1
f
R
RA
V
1313VV FA
电路可以输出频率为 的正弦波 RC
f π2 10?
RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波采用非线性元件
4,稳幅措施
热敏元件热敏电阻起振时,
31
1
f
R
RA
V
即 1?
VV FA
热敏电阻的作用
oVoI功耗 fR?温度 fR?阻值 fR
3?VA 1?VV FA 稳幅?VA
采用非线性元件
4,稳幅措施
场效应管 （ JFET）
31
DS3
p3?
RR
RA
V
稳幅原理
oV)(GS 负值V
DSR
1?VV FA 稳幅
VA
34 CRD,、
整流滤波
T 压控电阻
v DS
i D
v GS = 0 V
- 1V
- 2V
- 3V
3?VA
可变电阻区，
斜率随 vGS不同而变化
