有源濾波電路設計總結

摘要：濾波器是一種能使有用信號通過而大幅抑制無用信號的電子裝置。在電子電路中常用來進行信號處理、數據傳輸和抑制噪聲等。在運算放大器廣泛應用以前濾波電路主要采用無源電子元件一電阻、電容、電感連接而成，由于電感體積大而且笨重導致整個濾波器功能模塊體積大而且笨重。本文介紹由集成運算放大器、電阻和電容設計有源濾波器，著重講解低通、高通、帶通濾波電路。
關鍵詞：濾波器；運算放大器

1. 一階有源濾波電路

電路設計圖如圖1所示，通帶電壓增益A0等于同相比例放大電路的電壓增益Avf，即：A0=Avf=l+Rf／Rl，而從對RC低通電路的分析可知Vp(s)=Vi(s)／(1+sRC)，故可導出電路的傳遞函數為：A(s)=V0(s)／Vi(s)=Avf／(1+s／ωn)，式中ωn=l／(RC)，ωn是特征角頻率。令s=jω可得：。當ω=ωn時就是-3dB截止頻率，當ω=1Oωn時衰減率是20dB／十倍頻程，可見一階濾波器的濾波效果還不夠好，若要求濾波響應以更高的衰減率衰減，則需采用高階次濾波。
在圖1中將R和C交換位置即是一階高通濾波電路，如圖2所示，對應的幅頻響應為當ω=ωn時就是-3dB截止頻率，當ω=ωn／10時衰減率是20dB／十倍頻程。

2 二階有源濾波電路
電路設計圖如圖3所示，如前所述，同相比例放大電路的電壓增益就是低通濾波器的通帶電壓增益，即A0=Avf=1+Rf／R1。
運放的同相輸入端電壓關系為：