【模拟电子技术：有源滤波电路】
有源滤波电路是模拟电子技术中的一个重要概念，主要用于筛选并放大特定频率范围内的信号，同时抑制其他不希望存在的频率成分。本讲主要探讨了有源滤波器的分类、特性、性能指标以及几种具体的滤波电路类型。
1. **滤波器分类**：
- 数字滤波电路处理的是数字信号。
- 模拟滤波电路处理的是模拟信号。
- 依据是否有有源器件，滤波器分为两类：
- 无源滤波器仅由电阻、电容和电感等无源元件组成，通常无法放大信号，且电压增益受限。
- 有源滤波器结合了集成运算放大器和RC滤波网络，能放大信号，且具有良好的电压负反馈，输出阻抗低，带载能力强，隔离性好。
2. **滤波电路的类型**：
- 低通滤波电路（LPF）允许低频信号通过，高于截止频率的信号被衰减。
- 高通滤波电路（HPF）让高频信号通过，低于截止频率的信号被衰减。
- 带通滤波电路（BPF）只允许特定频率范围内的信号通过，两侧的频率被衰减。
- 带阻滤波电路（BEF）阻止特定频率范围内的信号，允许其他频率通过。
- 全通滤波电路（APF）在所有频率上都有非零传输，但可以改变相位特性。
3. **滤波电路的性能指标**：
- 通带电压放大倍数（Aup）：在通带内，电路对信号的放大程度。
- 电压传递函数（Au(S)）：表示输入电压与输出电压之间的复数关系。
- 频响（Au(jω)）：频率对电压放大倍数的影响。
- 通带截止频率（fp）：通带边缘频率，信号增益下降到某一设定值（通常是1/√2或-3dB）的频率。
4. **RC无源滤波电路**：
- 无源滤波器如RC滤波器存在局限，如电压增益最大为1，过渡带衰减特性差，且带负载能力有限。
- 例如，低通滤波器（LPF）和高通滤波器（HPF）可以通过交换RC元件的位置实现相互转换。
5. **有源滤波电路**：
- 有源滤波器克服了无源滤波器的局限，如低通有源滤波器（LPF）和高通有源滤波器（HPF）：
- 一阶RC有源LPF的通带电压放大倍数等于同相比例电路的放大倍数，截止频率由RC网络决定。
- 二阶RC有源LPF的电压传递函数更复杂，衰减率比一阶更快（-40dB/十倍频程）。
6. **带通有源滤波电路（BPF）**：
- BPF设计需结合低通和高通滤波器原理，形成一个只允许特定频段信号通过的电路。
有源滤波电路在模拟电子技术中扮演着关键角色，特别是在信号处理、噪声消除和信号选择等方面。通过理解和掌握不同类型的有源滤波器，工程师能够设计出适应不同需求的滤波系统。
