1、1,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,RC濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,2,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,主要內(nèi)容,電氣工程學(xué)院,濾波器的種類和特性 低通濾波器的經(jīng)典法設(shè)計(jì) 不同函數(shù)響應(yīng)低通濾波器 其他類型濾波器的設(shè)計(jì) 總結(jié),3,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,1.濾波器的種類和特性,電氣工程學(xué)院,1.1 LC濾波器 濾波器是能夠過濾波動(dòng)信號(hào)的器件。在電子線路中，濾波器的作用是從具有各種不同頻率成分的信號(hào)中，取出具有特定頻率成分的信號(hào)。LC濾波器在難以使用運(yùn)算放大器等器件的高頻、寬頻領(lǐng)域中起著極為重要的作用。 本節(jié)主要介紹了

2、依據(jù)歸一化LPF設(shè)計(jì)所需的LC低通濾波器的方法,該方法既不必進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算,又能設(shè)計(jì)出令人滿意的LC濾波器。,4,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,1.濾波器的種類和特性,電氣工程學(xué)院,1.2 理想濾波器特性,低通濾波器 （LPF）,高通濾波器 （HPF）,帶通濾波器 （BPF）,帶阻濾波器 （BRF）,5,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,1.濾波器的種類和特性,電氣工程學(xué)院,1.2 實(shí)際濾波器特性 實(shí)際濾波器對(duì)信號(hào)的衰減是緩慢變化的,6,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,1.濾波器的種類和特性,電氣工程學(xué)院,1.2 函數(shù)型濾波

3、器特性 由于理想濾波器的特性難以實(shí)現(xiàn)，因而設(shè)計(jì)當(dāng)中都是按某個(gè)函數(shù)形式來設(shè)計(jì)的，所以稱其為函數(shù)型濾波器，典型的濾波器主要有：,7,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,1.濾波器的種類和特性,電氣工程學(xué)院,1.2 函數(shù)型濾波器特性,8,2.1 歸一化低通濾波器設(shè)計(jì)參數(shù) 歸一化LPF，是指特征阻抗為1且截止頻率為1/（2）Hz的LPF，歸一化得LPF設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可以查表得到。 計(jì)算所設(shè)計(jì)LC原件參數(shù)的計(jì)算方法為： 首先通過改變歸一化LPF的元件參數(shù)值,得到一個(gè)截止頻率從歸一化截止頻率1/(2)Hz變?yōu)榇O(shè)計(jì)濾波器所要求截止頻率,而特征阻抗仍等于歸一化特征阻抗1的過渡性濾波器;然后再通

4、過改變這個(gè)過渡性濾波器的元件參數(shù)值,把歸一化特征阻抗(1)也變換成待設(shè)計(jì)濾波器所要求的特征阻抗,從而最終得到所要設(shè)計(jì)的濾波器。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,2.低通濾波器的經(jīng)典法設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,9,2.1 歸一化低通濾波器設(shè)計(jì)參數(shù),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,2.低通濾波器的經(jīng)典法設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,頻率變換：,阻抗變換：,10,2.2 定K型低通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,2.低通濾波器的經(jīng)典法設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,11,2.2 定K型低通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)

5、擊添加文本,2.低通濾波器的經(jīng)典法設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,12,2.2 定K型低通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,2.低通濾波器的經(jīng)典法設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,13,2.2 定K型低通濾波器設(shè)計(jì) 例：設(shè)計(jì)截止頻率為1GHz且特征阻抗為50的的3階T形定K型LPF電路 首先，計(jì)算待設(shè)計(jì)濾波器的截止頻率與歸一化濾波器截止頻率的比值M,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,2.低通濾波器的經(jīng)典法設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,用歸一化LPF原件值除以M得到特性阻抗仍等于基準(zhǔn)濾波器特性阻抗1，而截止頻率由1/(2)Hz變成了1GHz的濾波器電路。,14,2.2 定K型

6、低通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,2.低通濾波器的經(jīng)典法設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,其次，求得待設(shè)計(jì)濾波器特征阻抗與基準(zhǔn)濾波器特征阻抗的比值K。,用K值去乘前面所得到所有電感的元件值，即為最終濾波器的電感元件值。用K值去除前面所得到所有電容的元件值，即為最終濾波器的電容元件值。,15,2.2 m推演型低通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,2.低通濾波器的經(jīng)典法設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,由定K型低通濾波器特性我們可以知道，要想濾除截止頻率附近的信號(hào)，濾波器的階數(shù)要非常多，而m推演型低通濾波器由于存在陷波點(diǎn)，可以輕松濾除截止頻率附近的信號(hào)但

7、這種濾波器在離截止頻率較遠(yuǎn)的阻帶區(qū)衰減特性并不好。,16,2.2 m推演型低通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,2.低通濾波器的經(jīng)典法設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,m推演型濾波器的設(shè)計(jì)有兩種方法。 利用m推演型濾波器的定義,根據(jù)m推演型歸一化LPF的設(shè)計(jì)參數(shù)(表1),再采用與定K型濾波器設(shè)計(jì)相同的方法,將截止頻率從1/(2)Hz變?yōu)?00 MHz,進(jìn)而再將特征阻抗從1變?yōu)?0; 是直接利用m推演型LPF的推演公式直接求得。,17,2.3 兩種低通濾波器組合,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,2.低通濾波器的經(jīng)典法設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) X

8、IAN JIAOTONG UNIVERSITY,將兩種濾波器串聯(lián)起來，可以使之構(gòu)成一個(gè)兼具兩者優(yōu)點(diǎn)的濾波器。,18,3.1 巴特沃斯型低通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,3.不同函數(shù)響應(yīng)低通濾波器,電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，性能方面沒有明顯缺點(diǎn)，對(duì)元件Q值要求較低。 具體設(shè)計(jì)方法是先利用查表法查出歸一化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，再如之前設(shè)計(jì)定K型低通濾波器的步驟計(jì)算出響應(yīng)元件值。,19,3.1 巴特沃斯型低通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,3.不同函數(shù)響應(yīng)低通濾波器,電氣

9、工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,20,3.2 切比雪夫型低通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,3.不同函數(shù)響應(yīng)低通濾波器,電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,通帶內(nèi)衰減特性具有等波紋起伏，截止特性變得更加陡峭但群延時(shí)特性也變差。,21,3.3 貝賽爾型低通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,3.不同函數(shù)響應(yīng)低通濾波器,電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,通帶內(nèi)群延時(shí)特性最平坦，因而可以無失真的傳送方波，三

10、角波等頻譜很寬的信號(hào)，但衰減特性不好。,22,3.4 逆切比雪夫型低通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,3.不同函數(shù)響應(yīng)低通濾波器,電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,逆切比雪夫LPF特性正好與切比雪夫相反，逆切比雪夫通帶內(nèi)衰減是最大平坦的，而阻帶內(nèi)特性是有起伏的。,23,3.4 逆切比雪夫型低通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,3.不同函數(shù)響應(yīng)低通濾波器,電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,逆切比雪夫LPF特性正好與切比雪夫相反，逆切比雪夫通

11、帶內(nèi)衰減是最大平坦的，而阻帶內(nèi)特性是有起伏的。,24,3.4 橢圓函數(shù)型低通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,3.不同函數(shù)響應(yīng)低通濾波器,電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,橢圓函數(shù)LPF特性曲線在通帶內(nèi)和阻帶內(nèi)都有起伏，因此具有最好的截止特性，但最元件的要求特別嚴(yán)格。,25,4.1 高通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,高通濾波器的設(shè)計(jì)步驟是先把歸一化LPF變換成歸一化HPF，再求

12、待設(shè)計(jì)HPF的元件值。,歸一化低通濾波器,求所有元件值倒數(shù),交換電容器和線圈的位置,截止頻率變換,特征阻抗變換,26,4.1 高通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,例：設(shè)計(jì)截止頻率為190MHz，特征阻抗為50的5階T形巴特沃斯型HPF。 首先，查找5階T型巴特沃斯型LPF設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，再把電感變?yōu)殡娙?，電容變?yōu)殡姼胁?duì)所有求歸一化值的倒數(shù)。,27,4.1 高通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程

13、學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,然后，進(jìn)行截止頻率變換和阻抗變換，得到最終的HPF元件值。,28,4.1 高通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,然后，進(jìn)行截止頻率變換和阻抗變換，得到最終的HPF元件值。,29,4.2 帶通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,帶通濾波器的設(shè)計(jì)步驟是先設(shè)計(jì)帶

14、寬與BPF相同的LPF,再進(jìn)行元件變換得到BPF。,歸一化低通濾波器,將LPF特征阻抗變?yōu)榇O(shè)計(jì)BPF的特征阻抗,將歸一化LPF變?yōu)閹挼扔诖O(shè)計(jì)BPF的LPF,將LPF電路的基本單元進(jìn)行變換,按規(guī)則計(jì)算變換后電路元件值,30,4.2 帶通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,4種LPF-BPF基本電路變換：,31,4.2 帶通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JI

15、AOTONG UNIVERSITY,4種LPF-BPF基本電路變換：,32,4.2 帶通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,例：設(shè)計(jì)帶寬為190MHz，中心頻率為500MHz，特征阻抗為50的5階T形巴特沃斯型BPF。 由截止頻率190MHz，特征阻抗為50歐姆的LPF，再進(jìn)行電路變換,33,4.2 帶通濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIV

16、ERSITY,再通過相應(yīng)電路變換的計(jì)算公式得到BPF的元件值,34,4.3 帶阻濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,帶阻濾波器的設(shè)計(jì)步驟是先設(shè)計(jì)帶寬與BRF相同的HPF,再進(jìn)行元件變換得到BRF。,歸一化低通濾波器,將HPF特征阻抗變?yōu)榇O(shè)計(jì)BRF的特征阻抗,將歸一化HPF變?yōu)閹挼扔诖O(shè)計(jì)BRF的HPF,將HPF電路的基本單元進(jìn)行變換,按規(guī)則計(jì)算變換后得到BRF電路元件值,歸一化高通濾波器,35,4.3 帶阻濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文

17、本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,4種HPF-BRF基本電路變換：,36,4.3 帶阻濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,4種HPF-BRF基本電路變換：,37,4.3 帶阻濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,例：設(shè)計(jì)阻帶帶寬為190MHz，中心頻率為500MHz，特征阻抗為50的5階T形巴特沃斯型BRF。 先設(shè)計(jì)截止頻率190MHz，特征阻抗為50歐姆的HPF，再進(jìn)行電路變換,38,4.3 帶阻濾波器設(shè)計(jì),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,4.其他類型濾波器的設(shè)計(jì),電氣工程學(xué)院,西安交通大學(xué) XIAN JIAOTONG UNIVERSITY,再通過相應(yīng)電路變換的計(jì)算公式得到BRF的元