有源濾波器的特點(diǎn)及分類

有源濾波器的特點(diǎn)及分類

有源濾波器的特點(diǎn)

有源濾波器的頻率范圍是由直流到500KHZ，在低頻范圍內(nèi)已取代了傳統(tǒng)的LC濾波器。特別是在很低頻率下不可能實(shí)現(xiàn)LC濾波器，但有源濾波器卻能給出滿意的結(jié)果。

1、有源濾波器它的輸入阻抗高，輸出阻抗極低，因而具有良好的隔離性能，所以各級之間均無阻抗匹配的要求。

2、易于制作截止頻率或中心頻率連續(xù)可調(diào)的濾波器且調(diào)整容易。

3、如果使用電位器、可變電容器，有源濾波器的頻率精度易于達(dá)到0.5%。

4、不用電感器，體積小、重量輕，在低頻情況下，這種優(yōu)點(diǎn)就更極為突出。

5、設(shè)計有源濾波器比設(shè)計LC濾波器具靈活性，也可得到電壓增益。

但是應(yīng)當(dāng)注意，有源濾波器以集成運(yùn)放作有源元件，所以一定要電源，輸入小信號時受運(yùn)放帶寬有限的限制，輸入大信號時受運(yùn)放壓擺率的限制，這就決定了有源濾波器不適用于高頻范圍。目前實(shí)用范圍大致在100KHZ以內(nèi)，另一方面，在頻率高于100KHZ時，無源濾波器的性能卻比有源濾波器的好，當(dāng)頻率高于10MHZ時，無源濾波器則更顯得優(yōu)越。

有源濾波器按通帶性能的分類

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像無源濾波器一樣，按通帶性能劃分有圖5.1-1所示的四種類型。即低通濾波器（LPF）高通濾波器（HPF），帶通濾波器（BPF），和帶阻濾波器（BEF）。以上四種濾波器，又統(tǒng)稱為選頻濾波器。

除了選頻濾波器之外，還有以相位響應(yīng)為主要特性的其他一些濾波器，如全通濾波器。它的輸出幅度在全頻城內(nèi)是恒定不變的，但輸出信號對輸入信號的相移卻是頻率的函數(shù)。因此全通濾波器也稱為相移濾波器。其幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)如圖4.4-41所示。

有源濾波器以傳輸特性分類

最平通帶“巴特沃斯”響應(yīng)

巴特沃斯濾波器的特點(diǎn)是在通帶以內(nèi)幅頻曲線的幅度最平坦，由通帶到阻帶衰減陡度較緩，截止頻率以后的衰減速率為6MDB/倍頻程，相頻特性是非線性的。對階躍信號有過沖和振鈴現(xiàn)象。巴特沃斯濾波器是一種通用型濾波器，又稱為最平幅度濾波器，巴特沃斯低通濾波器特性如圖5.4-42所示。

通事等波紋“切比雪夫”響應(yīng)

切比雪夫濾波器的特點(diǎn)是在通帶內(nèi)，具有相等的波紋。截頻衰減陡度比同階數(shù)巴特沃斯特性更陡度比同階數(shù)程時的衰減就超過6NDB。在階數(shù)N一定時，波紋越大，截頻衰減陡度越陡。相位響應(yīng)也是非線性，但較之比巴特沃斯為差。切比雪夫低通濾波器特性如圖5.4-43所示。

延遲平坦“貝塞爾”響應(yīng)

貝塞爾濾波器的特點(diǎn)是延時特性最平坦，幅頻特性最平坦區(qū)較小，從通帶到阻帶衰減緩慢。貝塞爾濾波器的幅頻特性比巴特沃斯或切比雪夫濾波器差，但從圖5.4-44看出，貝塞爾濾波器的相位特性要好得多。貝塞爾濾波器又稱為線性相移或恒定延時濾波器。

通阻帶等波紋“橢圓函數(shù)”響應(yīng)

橢圓函數(shù)濾波器的特點(diǎn)是在通帶和阻帶內(nèi)均出現(xiàn)相等的紋波。圖5.4-45示出了橢圓函數(shù)低通濾波器響應(yīng)的幅頻特性曲線阻帶紋波的出現(xiàn)使橢圓函數(shù)濾波器獲得了從通事到阻帶的最大的衰減速率。若給定濾波器的階數(shù)N，橢圓函數(shù)濾波器較其他類型的濾波器具有最陡的截頻衰減陡度。但它的延時特性不如前三種好。圖5.4-46對上述四種低通濾波器的截頻衰減陡度進(jìn)行了比較。橢圓函數(shù)濾波器又稱考爾濾波器。

有源濾波器按傳輸函數(shù)的極、零點(diǎn)分類

全極點(diǎn)型濾波器

以上介紹的巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾等三種濾波器，它們的共同特點(diǎn)是傳遞函數(shù)的零點(diǎn)在無限頻處。也就是說，這些濾波器只有在無限頻處才能給出無窮大的衰減，稱之為全極點(diǎn)濾波器。

非全極點(diǎn)濾波器

如橢圓函數(shù)濾波器和反切比雪夫濾波器的共同特點(diǎn)是傳遞函中既含零點(diǎn)也含極點(diǎn)、這樣就能在限頻處獲得無窮大的衰減。以上兩種濾波器均是非全極點(diǎn)濾波器。上述濾波器均是非全極點(diǎn)濾波器。

上述濾波器，它們各有特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際要求來選擇濾波器的類型。

如果要求通帶響應(yīng)平坦，對截頻衰減陡度要求不太高，階躍響應(yīng)允許有過沖的話，則應(yīng)采用巴特沃斯濾波器。若對幅度平坦性要求不嚴(yán)，而對截止頻衰減陡度要求較高的情況，應(yīng)采用切比雪夫濾波器。而對那此在不失真地再現(xiàn)信號這一要求比衰減特性更重要的場合下，則應(yīng)采用貝塞爾濾波器。由于橢圓濾波器比其他類型濾波器，才使用橢圓濾波器。對于中等程度要求的濾波器來說，全極點(diǎn)濾波器是完全能滿足要求的。