放大及滤波电路原理图(4篇)

放大及滤波电路原理图篇一

1.实验目的（1）

进一步熟悉差动放大器的工作原理；

（2）

掌握测量差动放大器的方法。

2.实验仪器

双踪示波器、信号发生器、数字多用表、交流毫伏表。

3.预习内容

（1）

差动放大器的工作原理性能。

（2）

根据图3.1画出单端输入、双端输出的差动放大器电路图。

4.实验内容

实验电路如图3.1。它是具有恒流源的差动放大电路。在输入端，幅值大小相等，相位相反的信号称为差模信号；幅值大小相等，相位相同的干扰称为共模干扰。差动放大器由两个对称的基本共射放大电路组成，发射极负载是一晶体管恒流源。若电路完全对称，对于差模信号，若q1的集电极电流增加，则q2的集电极电流一定减少，增加与减少之和为零，q3

和re3等效于短路，q1,q2的发射极等效于无负载，差模信号被放大。

对于共模信号，若q1的集电极电流增加，则q2的集电极电流一定增加，两者增加的量相等，q1、q2的发射极等效于分别接了两倍的恒流源等效电阻，强发射极负反馈使共射放大器对共模干扰起强衰减作用，共模信号被衰减。

从而使差动放大器有较强的抑制共模干扰的能力。

调零电位器rp用来调节t1,t2管的静态工作点，希望输入信号vi=0时使双端输出电压vo=0.差动放大器常被用作前置放大器。

前置放大器的信号源往往是高内阻电压源，这就要求前置放大器有高输入电阻，这样才能接受到信号。

有的共模干扰也是高内阻电压源，例如在使用50hz工频电源的地方，50hz工频干扰源就是高内阻电压源。

若放大器的输入电阻很高，放大器在接受信号的同时，也收到了共模干扰。

于是人们希望只放大差模信号，不放大共模信号的放大器，这就是差动放大器。

运算放大器的输入级大都为差动放大器，输入电阻都很大，例如lf353的输入电阻约为1012ω量级，0p07的输入电阻约为107ω量级。

本实验电路在两个输入端分别接了510ω电阻，使差动放大器的输入电阻下降至略小于这一数值，这是很小的输入电阻。

其原因是，本实验电路用分列元件组成，电路中对称元件的数值并不是完全相等；其集电极为电阻负载，而不是恒流源负载；其发射极为恒流源负载，而不是镜像电流源负载，所以本实验电路的共模抑制比并不高。

若本实验电路在输入端不接510ω电阻，其输入电阻将较大，而共模抑制比不够高，实验环境中存在的高内阻共模干扰将进入输入端，那么输出端的共模干扰将较大，以致使验证差动放大器特性的实验难以进行。

由于实验中所用信号源都为低输出电阻信号源，所以输入端接上510电阻后几乎不影响实验电炉接受来自信号源的信号，而高内阻共模干扰因实验电路输入电阻大大下降而基本上被拒之输入端外，从而使得输出端的共模干扰很小，实验得以顺利进行。

输入端接510ω电阻并不改变差动放大器的共模抑制比。

由此可见，在可以降低差动放大器输入电阻时，降低差动放大器输入电阻，可提高差动放大器的抗高内阻共模干扰的能力。

实验这弱的到教师的同意，可去掉实验电炉中的两个510欧电阻，再做实验就会发现，实验电路输出端的共模干扰明显增加。

（1）

静态工作点的调整与测量

将两个输入端vi1、vi2接地，调整电位器rp使vc1=vc2，测量并填写下表。由于元件参数的离散，有的实验电路可能只能调到大致相等。静态调整的越对称，该差动放大器的共模抑制比就越高。

测量中应注意两点，一是所有的电压值都是对“地”测量值。二是应使测量的值有三位以上的有效数字。

静态工作点调整

对地电压

vb1

vb2

vb3

vc1

vc2

vc3

ve1

ve2

ve3

测量值（v）

0

0

-7.9012

6.4711

6.4501

-0.7817

-0.63985

-0.64013

-8.5650

由以上数据可得交流放大倍数为：

（2）

测量双端输入差模电压放大倍数

在实验箱上调整dc信号源，使得out1大约为0.1v，out2大约为-0.1v，然后分别接至vi1、vi2，再调整，使得out1为0.1v，out2为-0.1v，测量，计算并填写下表。

双端输入差模电压放大倍数

测量值（v）

计算值

vc1

vc2

vo

ad1

ad2

ad

3.1555

9.7610

-6.6055

-16.58

-16.55

-33.0

仿真测量值（v）

仿真计算值

2.304

10.367

-8.063

-20.84

-19.58

-40.31

这样做的原因是，实验电路的输入端对地有510欧的电阻，实验箱上的可变直流电压源是用1kω的可变电阻对5v、0.5v直流电压分压实现的，即直流电压信号源内阻于实验电路输入电阻大小可比。直流电压信号源接负载使得电压将明显小于未接负载时的电压，所以必须将直流电压信号源于实验电炉连接后，再把输入电压调到所需要的电压值。

这里，双端输入差模电压单端输出的差模放大倍数应用下式计算：

差模放大倍数实验值与仿真值误差为：

差模放大倍数的理论值可由以下公式计算：，其中

（3）

测量双端输入共模抑制比cmrr

将两个输入端接在一起，然后依次与out1、out2相连，记共模输入为vic。测量、计算并填写下表。若电路完全对称，则vc1-vc2=vo=0，实验电路一般并不完全对称，若测量值有四位有效数字，则vo不应等于0.这里双端输入共模电压单端输出的共模放大倍数应用下式计算：

建议cmrr用db表示

测量双端输入共模抑制比cmrr

输入（v）

测量值（v）

计算值

vc1

vc2

vo

ac1

ac2

ac

cmrr

+0.1001

6.4743

6.4469

0.0247

0.032

-0.032

0.247

42.52

输入+0.1仿真

6.327

6.327

0

0.02

-0.02

0

无穷

-0.1003

6.4917

6.4328

0.0589

0.206

-0.383

0.589

34.96

输入—0.1仿真

6.329

6.329

0

0.04

-0.04

0

无穷

由于理想状态下（正如仿真所得），所以共模放大倍数理论值为0，因此共模抑制比cmrr理论值为无穷。

事实上，电路不可能完全对称，因此，共模输入时放大器的∆v

不等于0，因而

ac也不等0，只不过共模放大倍数很小而已。共模输入时，两管电流同时增大或减小，re3上的电压降也随之增大或减小，re3起着负反馈作用。

由此可见，re3

对共模信号起抑制作用；re3

越大，抑制作用越强。晶体管因温度、电源电压等变化所引起的工作点变化，在差动放大器中相当于共模信号，因此，差动放大器大大抑制了温度、电源电压等变化对工作点的影响。

（4）

测量单端输入差模电压放大倍数

将vi2接地，vi1分别于out1、out2相连，然后再接入f=1khz，有效值为50mv的正弦信号，测量计算并填写下表。若输入正弦信号，在输出端vc1、vc2的相位相反，所以双端输出vo的模是它们两个模的和，而不是差。

单端输入差模电压放大倍数

输入

测量值（v）

单端输入放大倍数ad

vc1

vc2

vo

直流+0.1v

4.8068

8.1128

-3.306

-33.06

直流-0.1v

8.1683

4.7584

3.4099

-34.10

正弦信号

0.768

0.774

1.542

30.84

仿真如下：

输入

测量值（v）

单端输入放大倍数ad

vc1

vc2

vo

直流+0.1v

4.225

8.434

-4.209

-42.09

直流-0.1v

8.436

4.224

4.212

-42.12

正弦信号

1.06

1.06

2.12

42.4

实验值与仿真值的误差为：

单端输入的差模放大倍数理论上应该与双端输入的相近，因此其理论值也是-105.4

5.思考题

（1）

实验箱上的双端输入差动放大器的共模抑制比不算高，若要进一步提高共模抑制比，可采取哪些办法？

1）

提高差动放大器的输入阻抗或提高闭环增益。

2）

可以用一个晶体管恒

流源取代

re3。因为工作于线形放大区的晶体管的ic

基本上不随

vce

变化（恒流特性），所以交流

电阻=△vce

/△ic

很大，大大提高了共模抑制比。

（2）

图3.1中的电阻rb1、rb2在电路中起到什么作用，若去除上述两个电阻，按实验（3）步骤和方法再测cmrr，两次测量的结果是否会有较大差别？为什么？

在两个输入端分别接了510ω电阻，使差动放大器的输入电阻下降至略小于510ω，这是很小的输入电阻。

其原因是，本实验电路用分列元件组成，电路中对称元件的数值并不完全相等；其集电极为电阻负载，而不是恒流源负载；其发射极为恒流源负载，而不是镜像电流源负载，所以本实验电路的共模抑制比并不高。

若本实验电路在输入端不接510ω电阻，其输入电阻将较大，而共模抑制比不够高，实验环境中存在的高内阻共模干扰将进入输入端，那么输出端的共模干扰将较大，以致使验证差动放大器特性的实验难以进行。

由于实验中所用信号源都为低输出电阻信号源，所以输入端接上510ω电阻后几乎不影响实验电路接收来自信号源的信号，而高内阻共模干扰因实验电路输入电阻大大下降而基本上被拒之输入端外，从而使得输出端的共模干扰很小，实验得以顺利进行。

输入端接510ω电阻并不该变差动放大器的共模抑制比。

去掉实验电路中的两个510ω电阻，再做实验就会发现，实验电路输出端的共模干扰明显增加。

（3）

归纳差动放大器的特点与性能，并于共射放大器比较。

电路对称抑制零点漂移；对差模信号有放大作用；对共模信号有抑制作用；输入阻抗较高；共模抑制比高；一般用来放大微小信号

放大及滤波电路原理图篇二

课题：电容滤波

滤波电路

滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器，或与负载串联电感器，滤波是指当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化。老师：滤波电路的作用是什么？

学生：叫脉动直流中的交流滤除，减少交流成分，增加直流成分经过整流后，输出电压在方向上没有改变，但输出电压起伏很大，这样的直流电源如作为电子设备的电源大都会产生不良影响，甚至不能工作。为了改善输出电压的脉动性，必须采用滤波电路。

老师：滤波电路的作用是什么？

学生：叫脉动直流中的交流滤除，减少交流成分，增加直流成分。

经过整流后，输出电压在方向上没有改变，但输出电压起伏很大，这样的直流电源如作为电子设备的电源大都会产生不良影响，甚至不能工作。为了改善输出电压的脉动性，必须采用滤波电路。

课型：讲练结合 一．课程知识：

1.理解滤波的概念，了解常用滤波方式

2.理解电容滤波的工作原理，熟练掌握其相应的计算、二、课程任务

1、滤波电路的电路分析

2、电容滤波电路的工作原理

三、教学重难点

重点：滤波电路原理，滤波电路特点 难点：滤波电路工作原理

四：知识回顾1、2、二极管的特性 电容的特性

五、教学过程

引子：上一堂课我们讲诉了整流电路及其工作原理，大家发现其作用是吧交流电转变成脉动的直流电。而我要所需要的波形是比较平滑的直流电 这又改怎么获取呢。当变压器次级u2从第一个正半周开始上升时，vd由于单向导电性，正偏、二极管导通。此时电流流过c和rl，说明u2两端电压加在了rl和c上，当rl工作时因为电容c是一个储能元件，此时c处于充电状态，而vd的导通内阻是非常小的 所以c的充电时间会很短 充电就很快。会使得uc跟随u2同时上升到峰值。

当u2从峰值开始下降时，电容c的电压不能突变将出现uc＞u2的情况，此时vd由于单向导电性处于截止状态，负载要工作 就必须有电容c充当电源，此时电容对rl放电。而电容放电的时间很长 在电量还没放完之前 下一个周期的脉冲就会到来。所以uc会按指数规律缓慢下降。

直到下一个周期的正半周的到来 二极管会再次导通。但是要注意的是，u2开始上升 必须上升到大于电容电压uc vd才会再次导通，此时电容又被u2充电到下一个周期。这样的过程反复进行就得到一个比较平滑的波形。

桥式整流滤波电路原理与之相同，只是在电压u2的一个周期内导通两次，电容充放电两次，输出波形更加平滑。主要特点：

1、输出电压波形连续且平滑。

2、输出电压的平均值u0提高

3、整流二极管的导通时间比没接电容时缩短。

4、如果电容容量大，充电时间的充电电流比较大，则电容容量按以下公式计算

c＞（3—5）1|2rl

5、输出电压u0受负载变化影响大。

课堂小结：

了解了滤波电路的电路结构，掌握了电容滤波电路的工作原理，熟记了电容滤波电路的主要特点。清楚了滤波电路的分类

老师：常见的滤波电路有哪几种？

学生：电容滤波、电感滤波、lc π型滤波 为之后学习相关内容做下了良好的铺垫。

放大及滤波电路原理图篇三

能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。例如助听器里的关键部件就是一个放大器。

放大电路的用途和组成

放大器有交流放大器和直流放大器。交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频；接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。它是电子电路中最复杂多变的电路。但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。

读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开，然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。放大电路有它本身的特点：一是有静态和动态两种工作状态，所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析；二是电路往往加有负反馈，这种反馈有时在本级内，有时是从后级反馈到前级，所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。

下面我们介绍几种常见的放大电路： 低频电压放大器

低频电压放大器是指工作频率在 20 赫～ 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。

（1）共发射极放大电路

图 1（a）是共发射极放大电路。c1 是输入电容，c2 是输出电容，三极管 vt 就是起放大作用的器件，rb 是基极偏置电阻 ,rc 是集电极负载电阻。1、3 端是输入，2、3 端是输出。3 端是公共点，通常是接地的，也称“地”端。静态时的直流通路见图 1（b），动态时交流通路见图 1（c）。电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多，输出电压的相位和输入电压是相反的，性能不够稳定，可用于一般场合。

（2）分压式偏置共发射极放大电路

图 2 比图 1 多用 3 个元件。基极电压是由 rb1 和 rb2 分压取得的，所以称为分压偏置。发射极中增加电阻 re 和电容 ce，ce 称交流旁路电容，对交流是短路的； re 则有直流负反馈作用。所谓反馈是指把输出的变化通过某种方式送到输入端，作为输入的一部分。如果送回部分和原来的输入部分是相减的，就是负反馈。图中基极真正的输入电压是 rb2 上电压和 re 上电压的差值，所以是负反馈。由于采取了上面两个措施，使电路工作稳定性能提高，是应用最广的放大电路。

（3）射极输出器

图 3（a）是一个射极输出器。它的输出电压是从射极输出的。图 3（b）是它的交流通路图，可以看到它是共集电极放大电路。

这个图中，晶体管真正的输入是 v i 和 v o 的差值，所以这是一个交流负反馈很深的电路。由于很深的负反馈，这个电路的特点是：电压放大倍数小于 1 而接近1，输出电压和输入电压同相，输入阻抗高输出阻抗低，失真小，频带宽，工作稳定。它经常被用作放大器的输入级、输出级或作阻抗匹配之用。

（4）低频放大器的耦合

一个放大器通常有好几级，级与级之间的联系就称为耦合。放大器的级间耦合方式有三种： ①rc 耦合，见图 4（a）。优点是简单、成本低。但性能不是最佳。② 变压器耦合，见图 4（b）。优点是阻抗匹配好、输出功率和效率高，但变压器制作比较麻烦。③ 直接耦合，见图 4（c）。优点是频带宽，可作直流放大器使用，但前后级工作有牵制，稳定性差，设计制作较麻烦。

功率放大器

能把输入信号放大并向负载提供足够大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音机的末级放大器就是功率放大器。

（1）甲类单管功率放大器

图 5 是单管功率放大器，c1 是输入电容，t 是输出变压器。它的集电极负载电阻 ri′ 是将负载电阻 r l 通过变压器匝数比折算过来的：

rc′=（n1 n2）2 rl=n 2 rl

负载电阻是低阻抗的扬声器，用变压器可以起阻抗变换作用，使负载得到较大的功率。

这个电路不管有没有输入信号，晶体管始终处于导通状，静态电流比较大，困此集电极损耗较大，效率不高，大约只有 35 ％。这种工作状态被称为甲类工作状态。这种电路一般用在功率不太大的场合，它的输入方式可以是变压器耦合也可以是 rc 耦合。

（2）乙类推挽功率放大器

图 6 是常用的乙类推挽功率放大电路。它由两个特性相同的晶体管组成对称电路，在没有输入信号时，每个管子都处于截止状态，静态电流几乎是零，只有在有信号输入时管子才导通，这种状态称为乙类工作状态。当输入信号是正弦波时，正半周时 vt1 导通 vt2 截止，负半周时 vt2 导通 vt1 截止。两个管子交替出现的电流在输出变压器中合成，使负载上得到纯正的正弦波。这种两管交替工作的形式叫做推挽电路。

乙类推挽放大器的输出功率较大，失真也小，效率也较高，一般可达 60 ％。

（3）otl 功率放大器

目前广泛应用的无变压器乙类推挽放大器，简称 otl 电路，是一种性能很好的功率放大器。为了

易于说明，先介绍一个有输入变压器没有输出变压器的 otl 电路，如图 7。

这个电路使用两个特性相同的晶体管，两组偏置电阻和发射极电阻的阻值也相同。在静态时，vt1、vt2 流过的电流很小，电容 c 上充有对地为 1 2 e c 的直流电压。在有输入信号时，正半周时 vt1 导通，vt2 截止，集电极电流 i c1 方向如图所示，负载 rl 上得到放大了的正半周输出信号。负半周时 vt1 截止，vt2 导通，集电极电流 i c2 的方向如图所示，rl 上得到放大了的负半周输出信号。这个电路的关键元件是电容器 c，它上面的电压就相当于 vt2 的供电电压。

以这个电路为基础，还有用三极管倒相的不用输入变压器的真正 otl 电路，用 pnp 管和 npn 管组成的互补对称式 otl 电路，以及最新的桥接推挽功率放大器，简称 btl 电路等等。

直流放大器

能够放大直流信号或变化很缓慢的信号的电路称为直流放大电路或直流放大器。测量和控制方面常用到这种放大器。

（1）双管直耦放大器

直流放大器不能用 rc 耦合或变压器耦合，只能用直接耦合方式。图 8 是一个两级直耦放大器。直耦方式会带来前后级工作点的相互牵制，电路中在 vt2 的发射极加电阻 r e 以提高后级发射极电位来解决前后级的牵制。直流放大器的另一个更重要的问题是零点漂移。所谓零点漂移是指放大器在没有输入信号时，由于工作点不稳定引起静态电位缓

慢地变化，这种变化被逐级放大，使输出端产生虚假信号。放大器级数越多，零点漂移越严重。所以这种双管直耦放大器只能用于要求不高的场合。

（2）差分放大器

解决零点漂移的办法是采用差分放大器，图 9 是应用较广的射极耦合差分放大器。它使用双电源，其中 vt1 和 vt2 的特性相同，两组电阻数值也相同，r e 有负反馈作用。实际上这是一个桥形电路，两个 r c 和两个管子是四个桥臂，输出电压 v 0 从电桥的对角线上取出。没有输入信号时，因为 rc1=rc2 和两管特性相同，所以电桥是平衡的，输出是零。由于是接成桥形，零点漂移也很小。

差分放大器有良好的稳定性，因此得到广泛的应用。集成运算放大器

集成运算放大器是一种把多级直流放大器做在一个集成片上，只要在外部接少量元件就能完成各种功能的器件。因为它早期是用在模拟计算机中做加法器、乘法器用的，所以叫做运算放大器。它有十多个引脚，一般都用有 3 个端子的三角形符号表示，如图 10。它有两个输入端、1 个输出端，上面那个输入端叫做反相输入端，用“ — ”作标记；下面的叫同相输入端，用“＋”作标记。

集成运算放大器可以完成加、减、乘、除、微分、积分等多种模拟运算，也可以接成交流或直流放大器应用。在作放大器应用时有：

（1）带调零的同相输出放大电路

图 11 是带调零端的同相输出运放电路。引脚 1、11、12 是调零端，调整 rp 可使输出端（8）在静态时输出电压为零。9、6 两脚分别接正、负电源。输入信号接到同相输入端（5），因此输出信号和输入信号同相。放大器负反馈经反馈电阻 r2 接到反相输入端（4）。同相输入接法的电压放大倍数总是大于 1 的。

（2）反相输出运放电路

也可以使输入信号从反相输入端接入，如图 12。如对电路要求不高，可以不用调零，这时可以把 3 个调零端短路。

输入信号从耦合电容 c1 经 r1 接入反相输入端，而同相输入端通过电阻 r3 接地。反相输入接法的电压放大倍数可以大于 1、等于 1 或小于 1。

（3）同相输出高输入阻抗运放电路

图 13 中没有接入 r1，相当于 r1 阻值无穷大，这时电路的电压放大倍数等于 1，输入阻抗可达几百千欧。

放大电路读图要点和举例

放大电路是电子电路中变化较多和较复杂的电路。

在拿到一张放大电路图时，首先要把它逐级分解开，然后一级一级分析弄懂它的原理，最后再全面综合。

读图时要注意： ① 在逐级分析时要区分开主要元器件和辅助元器件。

放大器中使用的辅助元器件很多，如偏置电路中的温度补偿元件，稳压稳流元器件，防止自激振荡的防振元件、去耦元件，保护电路中的保护元件等。

② 在分析中最主要和困难的是反馈的分析，要能找出反馈通路，判断反馈的极性和类型，特别是多级放大器，往往以后级将负反馈加到前级，因此更要细致分析。

③ 一般低频放大器常用 rc 耦合方式；高频放大器则常常是和 lc 调谐电路有关的，或是用单调谐或是用双调谐电路，而且电路里使用的电容器容量一般也比较小。

④ 注意晶体管和电源的极性，放大器中常常使用双电源，这是放大电路的特殊性。

例 1 助听器电路

图 14 是一个助听器电路，实际上是一个 4 级低频放大器。vt1、vt2 之间和 vt3、vt4 之间采用直接耦合方式，vt2 和 vt3 之间则用 rc 耦合。为了改善音质，vt1 和 vt3 的本级有并联电压负反馈（r2 和 r7）。由于使用高阻抗的耳机，所以可以把耳机直接接在 vt4 的集电极回路内。r6、c2 是去耦电路，c6 是电源滤波电容。

例 2 收音机低放电路

图 15 是普及型收音机的低放电路。电路共 3 级，第 1 级（vt1）前置电压放大，第 2 级（vt2）是推动级，第 3 级（vt3、vt4）是推挽功放。vt1 和 vt2 之间采用直接耦合，vt2 和 vt3、vt4 之间用输入变压器（t1）耦合并完成倒相，最后用输出变压器（t2）输出，使用低阻扬声器。此外，vt1 本级有并联电压负反馈（r1），t2 次级经 r3 送回到 vt2 有串联电压负反馈。电路中 c2 的作用是增强高音区的负反馈，减弱高音以增强低音。r4、c4 为去耦电路，c3 为电源的滤波电容。整个电路简单明了。

波的基本概念

滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波分经典滤波和现代滤波。

经典滤波的概念，是根据富立叶分析和变换提出的一个工程概念。根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。

实际上，任何一个电子系统都具有自己的频带宽度（对信号最高频率的限制），频率特性反映出了电子系统的这个基本特点。而滤波器，则是根据电路参数对电路频带宽度的影响而设计出来的工程应用电路。

用模拟电子电路对模拟信号进行滤波，其基本原理就是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择。根据频率滤波时，是把信号看成是由不同频率正弦波叠加而成的模拟信号，通过选择不同的频率成分来实现信号滤波。

当允许信号中较高频率的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做高通滤波器。当允许信号中较低频率的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做低通滤波器。当只允许信号中某个频率范围内的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做带通滤波器。理想滤波器的行为特性通常用幅度-频率特性图描述，也叫做滤波器电路的幅频特性。理想滤波器的幅频特性如图所示。图中，w1和w2叫做滤波器的截止频率。

滤波器频率响应特性的幅频特性图

对于滤波器，增益幅度不为零的频率范围叫做通频带，简称通带，增益幅度为零的频率范围叫做阻带。例如对于lp，从-w1当w1之间，叫做lp的通带，其他频率部分叫做阻带。通带所表示的是能够通过滤波器而不会产生衰减的信号频率成分，阻带所表示的是被滤波器衰减掉的信号频率成分。通带内信号所获得的增益，叫做通带增益，阻带中信号所得到的衰减，叫做阻带衰减。在工程实际中，一般使用db作为滤波器的幅度增益单位。低通滤波器

低通滤波器的基本电路特点是，只允许低于截止频率的信号通过。

（1）一阶低通butterworth滤波电路

下图a和b是用运算放大器设计的两种一阶butterworth滤波电路的电路。图a是反相输入一阶低通滤波器，实际上就是一个积分电路，其分析方法与一阶积分电路相同。

基本滤波电路 演示

图b是同相输入的一阶低通滤波器。根据给定的电路图可以得到

对滤波器来说，更关心的是正弦稳态是的行为特性，利用拉氏变换与富氏变换的关系，有

下图是上式rc=2时的幅频特性和相频特性波特图。

rc=2时一阶butterworth低通滤波器的频率响应特性

（2）二阶低通butterworth滤波电路

下 图是用运算放大器设计的二阶低通butterworth滤波电路。

二阶butterworth低通滤波电路 直接采用频域分析方法得到

其中k = 1+r1/r2。令q=1/（3-k），w0=1/rc，则可以写成

其中k相当于同相放大器的电压放大倍数，叫做滤波器的通带增益，q叫做品质因数，w0叫做特征角频率。

下图是二阶低通滤波器在rc=2时的波特图，其中图a是q>0.707时的效果，图b是q=0.707时的效果，图c是q<0.707时的效果。

(a)q>0.707

(b)q=0.707

(c)q<0.707 二阶低通滤波器在rc=2时的波特图

从图中可以看出，当q>0.707 或q<0.707时，通带边沿处会出现比较大的不平坦现象。因此，品质因数表明了滤波器通带的状态。一般要求q=0.707。由此可以得到

这就是二阶butterworth滤波器电压增益得计算0.707公式。令q=0.707，得 0.414r2 = 0.707r1 通常把最大增益倍所对应的信号频率叫做截止频率，这时滤波器具有3db的衰减。利用滤波器幅频特性的概念，可以得到截止频率w0 =w =1/rc，即 f =1/2prc

高通滤波器的特点是，只允许高于截止频率的信号通过。下图是二阶butterworth高通滤波器电路的理想物理模型。

直接采用频域分析方法，并令k = 1+r1/r2，q =1/（3-k），w0=1/rc，则可以得到二阶butterworth高通滤波电路的传递函数为

二阶butterworth高通滤波电路 演示

高通滤波器

考虑正弦稳态条件下，s=jw，得

二阶bbutterworth高通滤波器在频率响应特性与低通滤波器相似，当q>0.707或q<0.707时，通带边沿处会出现不平坦现象。有关根据品质因数q计算电路电阻参数r1 和r2的方法与二阶低通滤波器的计算相同。

同样，利用滤波器幅频特性的概念，可以得到截止频率w0 =w =1/rc，即 f =1/2prc

放大及滤波电路原理图篇四

课题：

滤波电路 课型：讲练结合 职业知识：

1.理解滤波的概念，了解常用滤波方式

2.理解电容滤波的工作原理，熟练掌握其相应的计算、二、工作任务单

1、滤波电路的电路分析

2、电容滤波电路的工作原理

三、教学重难点

重点：滤波电路原理，滤波电路特点 难点：滤波电路工作原理 四：知识回顾

1、二极管的特性

2、电容的特性

五、教学过程

引子：上一堂课我们讲诉了整流电路及其工作原理，大家发现其作用是吧交流电转变成脉动的直流电。而我要所需要的波形是比较平滑的直流电 这又改怎么获取呢。

当变压器次级u2从第一个正半周开始上升时，vd由于单向导电性，正偏、二极管导通。此时电流流过c和rl，说明u2两端电压加在了rl和c上，当rl工作时因为电容c是一个储能元件，此时c处于充电状态，而vd的导通内阻是非常小的 所以c的充电时间会很短 充电就很快。会使得uc跟随u2同时上升到峰值。

当u2从峰值开始下降时，电容c的电压不能突变将出现uc＞u2的情况，此时vd由于单向导电性处于截止状态，负载要工作 就必须有电容c充当电源，此时电容对rl放电。而电容放电的时间很长 在电量还没放完之前 下一个周期的脉冲就会到来。所以uc会按指数规律缓慢下降。

直到下一个周期的正半周的到来 二极管会再次导通。但是要注意的是，u2开始上升 必须上升到大于电容电压uc vd才会再次导通，此时电容又被u2充电到下一个周期。这样的过程反复进行就得到一个比较平滑的波形。

桥式整流滤波电路原理与之相同，只是在电压u2的一个周期内导通两次，电容充放电两次，输出波形更加平滑。主要特点：

1、输出电压波形连续且平滑。

2、输出电压的平均值u0提高

3、整流二极管的导通时间比没接电容时缩短。

4、如果电容容量大，充电时间的充电电流比较大，则电容容量按以下公式计算

c＞（3—5）1|2rl

5、输出电压u0受负载变化影响大。

课堂小结：

了解了滤波电路的电路结构，掌握了电容滤波电路的工作原理，熟记了电容滤波电路的主要特点。清楚了滤波电路的分类

为之后学习相关内容做下了良好的铺垫。