原创滤波电路的基础知识

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滤波电路的基础知识

2007-05-15 14:28

滤波电路的基础知识

滤波电路的作用：允许规定范围内的信号通过；而使规定范围之外的信号不能通过。
    滤波电路的分类：（按工作频率的不同）
        低通滤波器：允许低频率的信号通过，将高频信号衰减。
        高通滤波器：允许高频信号通过，将低频信号衰减。
        带通滤波器：允许一定频带范围内的信号通过，将此频带外的信号衰减。
        带阻滤波器：阻止某一频带范围内的信号通过，而允许此频带以外的信号衰减。
    我们在电路分析课程中已学习了，利用电阻、电容等无源器件构成的滤波电路，但它有很大的缺陷如：电路增益小；驱动负载能力差等。为此我们要学习有源滤波电路。

十四：有源滤波电路
(1)低通滤波电路
它的电路图如图(1)所示

我们以无源滤波网络RC接至集成运放的同相输入端为例)

它的幅频特性如图(2)所示：
它的传输函数为：

其中：Aup为通带电压放大被数，

；通带截止角频率

对于低有源滤波电路，我们可以通过改变电阻Rf和R1的阻值来调节通带电压的放大被数。

(2)高通滤波电路
它的电路图如图(3)所示我们以无源滤波网络接至集成运放的反相输入端为例)

同样我们可以得到它的幅频特定如图(4)所示:
它的传输函数为:

其中:(通带电压放大被数)；

(通带截止角频率)

(3)带通滤波电路和带阻滤波电路
将低通滤波电路和高通滤波电路进行不同组合，即可的获得带通滤波电路和带阻滤波电路，它们的电路图分别为：如图（5）所示带通滤波电路；如图（6）所示带阻滤波电路：

十五：电压比较器的基础知识
电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)
电压比较器的作用：它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。
注：电压比较器中的集成运放通常工作在非线性区。及满足如下关系：

U_->U₊ 时 U_O=U_OL

U_-<U₊ 时 U_O=U_OH

简单电压比较器
我们把参考电压和输入信号分别接至集成运放的同相和反相输入端，就组成了简单的电压比较器。如图（1）、（2）所示：

下面我们对它们进行分析一下（只对图（1）所示的电路进行分析）
它的传输特性如图（3）所示：
它表明：输入电压从低逐渐升高经过U_R时，u_o将从高电平变为低电平。相反，当输入电压从高逐渐到低时，u_o将从低电平变为高电平。

阈值电压：我们将比较器的输出电压从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压的值。它还被称为门限电压。简称为：阈值。用符号U_TH表示。
利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。
例：电路如（1）所示，输入电压为正弦波如图（4）所示，试画出输出波形

解：输出波形与U_R有关，输出波形如图（5）所示

简单的电压比较器结构简单，灵敏多高，但是抗干能力差，因此我们就要对它进行改进。改进后的电压比较器有：滞回比较器和窗口比较器。在此对它们不作要求。

我们前面学习的比较器都是用集成运放构成的，它存在着一定的缺点。我们一般用集成电压比较器来代替它。集成电压比较器的固有特点是：
      可直接驱动TTL等数字集成电路器件；
      它的响应速度比同等价格集成运放构成比较器快；
      为提高速度，集成电压比较器内部电路的输入级工作电流较大

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