有源带通滤波器

在本教程中,我们将学习有源带通滤波器,它的频率响应,类型,例子和亚博彩票下载更多。在之前的教程中,我们已经看到了带通滤波器,但在该教程中的设计方法是基于无源亚博彩票下载组件。

频带通过滤波器,如任何其他过滤器,都可以设计在晶体管和OP-AMP等活动组件周围。如果您想要更多关于被动频段通过文件的信息,请阅读“被动带传递RC滤波器“。

介绍

带通滤波器是一个电路,其仅允许特定的频带频繁通过它。该通道主要在截止频率之间,它们是fL.和fH,哪里fL.是较低的截止频率和fH截止频率较高。

中心频率由'f表示C'它也称为谐振频率或峰值频率。

F.L.值必须始终小于f的值H。过滤器的通频带只不过是带宽。滤波器的增益在谐振或中央频率下最大,这被称为总通带增益。这种通道增益由'a表示最大限度'。

对于低通滤波器,该通带从0 Hz开始,直到它从最大通频带增益到达-3 dB的谐振频率值。

在高通滤波器的情况下,此通带从-3 dB谐振频率开始,结束于有源滤波器的最大环路增益值。结合低通和高通响应,得到带通响应如下图所示:

1.BAND通过滤波器响应

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有源带通滤波器

根据质量因子,带通滤波器分为宽带通滤波器和窄带通滤波器。质量因素也被称为“优点形态”。通过将高通滤波器和低通滤波器级联,具有放大组件,我们获得带通滤波器。

2。频带通过过滤器的块图

这些高通和低通滤波器之间的放大器电路将提供隔离并提供电路的所有电压增益。两个过滤器的截止频率的值必须保持最小差异。

如果这种差异非常小,则可能有可能相互作用高通和低通阶段。因此,为了具有适当的这些截止频率,需要放大电路。

有源带通滤波器的电路图如下所示:

3.活动带通滤波器电路图

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宽带通过过滤器

如果质量因数的值小于十,则通过带宽宽,这为我们提供了较大的带宽。该带通滤波器称为宽带通滤波器。

在该过滤器中,高截止频率必须大于较低的截止频率。它使用设计中的两个放大元件(OP-AMPS)。

首先,信号将通过高通滤波器,该高通滤波器的输出信号将倾向于无穷大,因此倾向于无穷大的信号被给予低通滤波器。

该低通滤波器将低通过高频信号。

当具有低通滤波器级联高通滤波器时,获得简单的带通滤波器。为了实现这种过滤器,低通和高通电路的顺序必须是相同的。

通过一个一阶低通和一个高通级联得到二阶带通滤波器,通过两个一阶低通滤波器和两个高通滤波器级联得到一个四阶带通滤波器。

由于这种级联,电路产生低值质量因子。第一阶高通滤波器中的电容器将阻止从输入信号偏置任何DC偏置。

在二阶滤波器(高+低电平)的情况下,在止动带中的增益折叠为±20 dB /十年。高通和低通滤波器必须仅按一阶。

类似地,当高通和低通滤波器处于秒顺序时,然后在止动频带上的增益折叠为±40dB /十年。

带通滤波器的电压增益表达式为:

| V出去/ V.|= [A.最大限度*(f / fL.)] /√{[1+(f / fL.)²] [1+(f / fH)²]}

通过高通和低通滤波器的各个增益获得,下面给出高通和低通滤波器的各个增益。

高通滤波器的电压增益:

| V出去/ V.|= [A.MAX1*(f / fL.)] /√[1+(f / fL.²]

低通滤波器的电压增益:

| V出去/ V.|= A.MAX2/√[1+(f / fH²]

一种最大限度= A.MAX1*一个MAX2

哪里A.MAX1是高通阶段的增益和aMAX2是低通阶段的增益。

宽带滤波器的响应如下所示。

4.宽带通过滤波器的频率响应

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窄带通过过滤器

如果质量系数的值大于十,则通过带是窄的通带的带宽也较少。此频带通滤波器称为窄带通过滤波器。

它仅使用一个活动组件(OP-AMP)而不是两个,此OP-AMP处于反相配置。在该过滤器中,OP-AMP的增益在中心频率f处最大C

5.窄带通滤波器的频率响应

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窄带通滤波器电路

输入应用于反相输入端子。这表明OP-AMP在反相配置中。该滤波器电路产生窄带通过滤波器响应。

6.窄带通过滤波器电路

上述滤波器电路的电压增益是一种V.= - R.2/ R.1

滤波器电路的截止频率是

FC1.= 1 /(2πr1C1)和fC2.= 1 /(2πr2C2

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多反馈活动带通滤波器

该滤波器电路基于滤波器的负反馈产生调谐电路。这种多反馈的重要优点是,在中心频率下的最大增益中没有任何变化,我们可以改变截止频率的值。截止频率的这种变化可以通过电阻的r来完成3.'。

通过考虑以下有源滤波器电路,让我们考虑改变的电阻值作为r3.'以及改变的截止频率值作为fC',然后我们可以等同于新的电阻值,如下所示:

R.3.'= R.3.(FC/FC')²

7.多反馈活动带通滤波器

它由两个反馈路径组成,因为该多个反馈路径,它也称为“多反馈带传递电路”。该电路产生Infinity Gain多反馈带通滤波器。由于该电路,质量因子值增加最大增加至20。

FC= 1 /√(r1R.2C1C2

q = F.C/带宽=(½){√[r2/ R.1]}

一种最大限度= -R.2/ 2r.1

R.1= q / {2πfC加利福尼亚州最大限度}

R.2= q /πfCC

R.3.= q / {2πfCc(2q² - a最大限度)}

中心频率的增益最大限度'必须小于2Q²。那是,

一种最大限度<2Q².

在哪里,

FC=截止频率(Hz)
c =电容,(c1= C.2= C)
q =质量因子
一种最大限度=最大收益

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有源带频滤波器的频率响应

8.活动带通滤波器的频率响应

它有两个中心频率,一个是高通滤波器,另一个是低通滤波器。高通滤波器的中心频率必须低于低通滤波器的中心频率。

带通滤波器的中心频率是下截止频率f的几何平均值fR.2= F.H* fL.

过滤器的增益为20个log(v出去/ V.)DB /十年。幅度响应类似于低通和高通滤波器的响应。根据级联滤波器,响应曲线取决于。

归一化的MID频率给出了fR.= 1。我们考虑300hz和900Hz两个截止频率,那么滤波器的带宽为300hz - 900Hz = 600hz。

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质量因素

质量因子取决于通带的带宽。质量因子与带宽成反比。这意味着如果带宽增加质量因数,则频带宽度会降低质量因数增加。

q = F.C/带宽

对于宽带通滤波器,质量系数低,因为通过带宽高。对于窄带通滤波器,质量系数高。选择性和不选择性取决于通带的宽度。

该品质因子还与阻尼因子()有关。阻尼系数越大,输出响应的平整度也越大。这等于:

ε= 2 / q

对于不同的质量因子值,第二阶带通滤波器的归一化增益响应为:

9.二阶带通滤波器的标准化增益响应

通过该图,很明显,选择性更高的质量因子。

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主动带传递过滤器示例

让我们考虑无限增益多个反馈有源滤波电路,其中谐振频率为1.5 kHz,最大电压增益为15,质量因子为7.然后组件值计算如下:

对于电阻器

主动带通滤波器示例方程式

我们认为改变的电阻值为r3.'和改变的截止频率值fC'= 2 kHz然后我们可以等同于新的电阻值,如下所示:

R.3.'= R.3.(FC/FC´)2= 447.4(1.5/2)2=251.66Ω.

因此,只需取所需的频率,我们就可以计算出新的电阻值。

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6回应

  1. 在多反馈活动带通滤波器中,如果电压输入为3VPP,则如何找到电压输出,频率为50Hz,100Hz,500Hz和1KHz。
    R1 = 68K.
    R2 = 180K.
    R3 k = 2.7
    C = C1 = C2 = 0.01UF

  2. 我对计算有了一个问题。亚博彩票下载如果Q = 7那么7 = 1/2(SQRT(R2 / R1))但对于我们获得R2和R1的值,这似乎没有工作?我错过了我的东西2.74显然不是q。你能详细说明我缺少的东西吗?

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