有源滤波器

滤波器是允许某些频率分量和/或拒绝某些其他频率分量的电子电路。您可能在网络理论教程中遇到过过滤器。它们是无源的，是由电阻器、电容器和（或）电感器等无源元件组成的电路或网络。

本章详细讨论有源滤波器。

有源滤波器的类型

有源滤波器是电子电路，由运算放大器等有源元件以及电阻器和电容器等无源元件组成。

有源滤波器根据其允许和/或拒绝的频段主要分为以下四种类型-

如果有源滤波器仅允许（通过）低频分量并拒绝（阻止）所有其他高频分量，则称为有源低通滤波器。

有源低通滤波器的电路图如下图所示-

我们知道，连接到运算放大器同相端的电网是一个无源低通滤波器。因此，运算放大器同相端的输入是无源低通滤波器的输出。

观察到上述电路类似于同相放大器。它具有无源低通滤波器的输出作为运算放大器非反相端子的输入。因此，它产生的输出是 $\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)$ 乘以非反相端子处的输入。

我们可以适当选择$R_{f}$和$R_{1}$的值，以获得所需的输出增益。假设，如果我们将 $R_{f}$ 和 $R_{1}$ 的电阻值视为零欧姆和无穷大欧姆，则上述电路将产生单位增益低通滤波器输出。

如果有源滤波器仅允许（通过）高频分量并拒绝（阻止）所有其他低频分量，则称为有源高通滤波器。

有源高通滤波器的电路图如下图所示-

我们知道，连接到运算放大器同相端的电网是一个无源高通滤波器。因此，运算放大器同相端的输入是无源高通滤波器的输出。

现在，上述电路类似于同相放大器。它具有无源高通滤波器的输出作为运算放大器非反相端子的输入。因此，它产生一个输出，该输出是 $\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)$ 乘以非反相端子处的输入。

我们可以适当选择$R_f$和$R_1$的值，以获得所需的输出增益。假设，如果我们将 $R_{f}$ 和 $R_{1}$ 的电阻值视为零欧姆和无穷大欧姆，则上述电路将产生单位增益高通滤波器输出。

如果有源滤波器仅允许（通过）一个频段，则称为有源带通滤波器。一般来说，该频带位于低频范围和高频范围之间。因此，有源带通滤波器会拒绝（阻止）低频和高频分量。

有源带通滤波器的电路图如下图所示

观察有源带通滤波器的电路图中有两部分：第一部分是有源高通滤波器，第二部分是有源低通滤波器。

有源高通滤波器的输出用作有源低通滤波器的输入。这意味着，有源高通滤波器和有源低通滤波器级联以获得仅包含一个的输出。特定频段。

存在于第一级的有源高通滤波器允许大于有源带通滤波器的下截止频率的频率。因此，我们必须适当选择$R_{B}$和$C_{B}$的值，以获得有源带通滤波器所需的较低截止频率。

类似地，存在于第二级的有源低通滤波器允许比有源带通滤波器的较高截止频率更小的频率。因此，我们必须适当选择$R_{A}$和$C_{A}$的值，以获得有源带通滤波器所需的较高截止频率。

因此，上述图中的电路将产生有源带通滤波器输出。

如果有源滤波器抑制（阻止）特定频段，则称为有源带阻滤波器。一般来说，该频带位于低频范围和高频范围之间。因此，有源带阻滤波器允许（通过）低频和高频分量。

有源带阻滤波器的框图如下图所示 -

观察有源带阻滤波器的框图，其第一级由两个模块组成：一个有源低通滤波器和一个有源高通滤波器。这两个块的输出用作第二阶段中存在的块的输入。因此，求和放大器产生一个输出，该输出是有源低通滤波器和有源高通滤波器的输出之和的放大版本。

因此，当我们选择低通滤波器的截止频率小于高通滤波器的截止频率时，上述框图的输出将是有源带阻的输出。

有源带阻滤波器的电路图如下图所示-

我们已经看过有源低通滤波器、有源高通滤波器和求和放大器的电路图。观察一下，我们通过将块替换为有源带阻滤波器框图中的相应电路图，得到了上述有源带阻滤波器的电路图。