主动带传递过滤器

在本教程中，我们将了解活动频带通过过滤器，其频率响应，类型，示例等。在上一个教程中，我们已经看到了乐队通过过滤器，但该教程的设计方法是基于被动组件。

频带通过滤波器，如任何其他过滤器，都可以根据晶体管和OP-AMPS等活动组件设计。如果您想要更多关于被动频段通过文件器的信息，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通过它。该通道主要在截止频率之间，它们是f_L.和f_H，哪里f_L.是较低的截止频率和f_H截止频率较高。

中心频率由'f表示_C'并且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。过滤器的通带除了带宽。滤波器的增益在谐振或中心频率上最大，这是称为总通带增益的。这种通带增益由'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达到-3 dB的谐振频率值之前。

在高通滤波器的情况下，该通带从-3 dB谐振频率开始，并且在最大环路增益的值下以用于有源滤波器的值。低通和高通响应的组合使我们带通应响应如下所示：

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主动带传递过滤器

根据质量因子，频带通过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，具有放大部件，我们获得带通滤波器。

这放大器电路在这些高通和低通滤波器之间将提供隔离并提供电路的所有电压增益。滤波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：

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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。

在该滤波器中，高截止频率必须大于较低的截止频率。它在设计中使用两个放大元件（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趋于无穷大，因此倾向于无穷大的信号被给予低通滤波器。

该低通滤波器将低于高频信号。

当高通滤波器通过低通滤波器级联时，获得简单的带通滤波器。为了实现该过滤器，低通和高通电路的顺序必须是相同的。

通过级联一个第一订单低通和高通，为我们提供二阶带通滤波器，并通过级联两个高通滤波器级联低通滤波器，形成四级带通滤波器。

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中屏蔽任何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，然后在止动带的增益折叠为±40dB /十年。

带通滤波器的电压增益表达式为：

|V._出去/ V._在|= [A._最大限度*（f / f_L.）] /√{[1+（f / f_L.）²] [1+（f / f_H）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个体增益。

高通滤波器的电压增益：

|V._出去/ V._在|= [A._MAX1*（f / f_L.）] /√[1+（f / f_L.）²]

低通滤波器的电压增益：

|V._出去/ V._在|= A._MAX2/√[1+（f / f_H）²]

一种_最大限度= A._MAX1* 一种_MAX2

哪里A._MAX1是高通阶段的增益和a_MAX2是低通阶段的增益。

宽带滤波器的响应如下所示。

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窄带通过过滤器

如果质量因数的值大于十，则通过带频带是窄的，并且通过带宽也较小。该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，而此OP-AMP在反相配置中。在该过滤器中，OP-AMP的增益在中心频率f处最大_C。

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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采用反相配置。该滤波器电路产生窄带通过滤波器响应。

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

F_C1.= 1 /（2πr₁C₁）和f_C2.= 1 /（2πr₂C₂的）

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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r_3.'以及改变的截止频率值作为f_C'，然后我们可以等同于新的电阻值，如下所示：

R._3.'= R._3.（F_C/F_C'）²

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，质量因子值最大增加至20。

F_C= 1 /√（r₁R.₂C₁C₂的）

q = F._C/带宽=（½）{√[r₂/ R.₁]}

一种_最大限度= -R.₂/ 2r.₁

R.₁= q / {2πf_C加利福尼亚州_最大限度}

R.₂= q /πf_CC

R._3.= q / {2πf_Cc（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，

F_C=在Hz中切断频率
c =电容，（c₁= C.₂= c）
Q =质量因素
一种_最大限度=最大收益

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主动带滤波器的频率响应

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f_R.²= F._H* F_L.

过滤器的增益为20个log（v_出去/ V._在）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。

归一化的中频为f_R.= 1。让我们考虑两个截止频率为300 Hz和900Hz，然后，过滤器的带宽为300 Hz -900 Hz = 600 Hz。

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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的降低，并且带宽会降低质量因数的增加。

q = F._C/带宽

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

这种质量因子也涉及阻尼因子（）。如果阻尼的共同有效值也更像输出响应的平坦度也更多。这等同于如下：

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：

通过该图，很明显，选择性更高的质量因素更多。

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主动带传递过滤器示例

让我们考虑Infinity Gain多反馈有源滤波器电路，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

我们认为改变的电阻值为r_3.'和改变的截止频率值f_C'= 2 kHz然后我们可以等同于新的电阻值，如下所示：

R._3.'= R._3.（F_C/F_C'）²= 447.4（1.5/2）²=251.66Ω.

因此，只需采取所需的频率，我们可以计算新的电阻值。

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