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          有源濾波器中的相位關系考察

          作者: 時間:2011-06-03 來源:網絡 收藏

            其中低通濾波段的相移-頻率特性屬于一個反相的二階型響應(參見圖4,右軸),高通段電路將具有反相高通響應(參見圖5,右軸)。

            雙二階(biquad)

            狀 態(tài)變量的一個近親是雙二階型(參見圖15)。該電路的名稱最早是由J. Tow于1968年使用的(見參考文獻6),后來由L.C. Thomas 于1971年使用(見文獻5),其工作是基于如下的事實:傳遞函數是兩個二階項之比。該電路與狀態(tài)變量電路之間存在輕微的區(qū)別。在這一結構中,不能提供單 獨的高通輸出。不過它具有兩路低通輸出,其中一路是同相的(LOWPASS1),另一路是反相的(LOWPASS2)。

            

            圖15. 標準的雙二階2極點電路

            由于添加了第四個放大器電路,故可以實現高通、陷波(低通、標準和高通)以及全通型。圖16示出一個帶有高通電路的雙二階電路的原理圖。

            

            圖16. 2極點雙二階(帶有高通段)

            其中LOWPASS1段的相移-頻率特性屬于同相、二階、低通型響應(參見圖4的左軸)。LOWPASS2段將具有反相的二階型響應(參見圖4,右軸)。HIGHPASS段的相移特性屬于反相特性(參見圖5,右軸)。結論

            我們已經看到用于構建一個濾波器的拓撲將影響其實際的響應。這會是確定所用的拓撲時需要考慮的一個因素。表1對本文中討論的各種低通濾波器結構的相移范圍進行了比較。

            

            相移特性隨Q的變化特性

            上述的2階響應的Q值都是0.707。圖17示出了Q的變化對低通濾波器的響應的影響(對高通濾波器的影響也 類似)。圖中繪出了Q = 0.1,0.5,0.707,1,2,5,10和20時的響應曲線。值得注意的是,Q值較低的情況下,在遠低于截止頻率的頻率上相位就開始發(fā)生變化。

            

            圖17. 相移隨Q值的變化特性

            雖然幅值響應隨Q值的變化并非本文的主題,但也是一個令人感興趣的問題。圖18示出了Q值在上述范圍內變化時一個2階濾波器的幅值響應特性。

            當 高Q電路應用于多級濾波器時,高Q電路的響應特性的尖峰現象也是令人感興趣的問題。雖然在理論上這些電路段以何種順序來級聯并無差異,而在實踐中,把Q值 較低的電路段置于高Q電路段之前將更為有利,這是為了讓尖峰現象不致于超出濾波器的動態(tài)范圍。雖然該圖是針對低通段的,但高通響應也存在類似的尖峰。

            

            圖18. 隨著Q值的變化,2極點濾波器的幅值尖峰特性的變化


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