有源滤波器与开关电容滤波器的性能比较

摘要：为了对一低频信号进行带通滤波及放大，采用由R、C和集成运算放大器组成的有源带通与两种方案，通过对实验数据的分析得出，的无输入噪声比较小，但是信号在中心频率附近变化时，输出信号的相位变化比较大；滤波器可以方便的改变中心频率及Q值，但是无输入时噪声比较大。
关键词：；带通滤波；；放大

对模拟信号进行滤波，其基本原理就是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择。根据频率滤波时，把信号看成是由不同频率正弦波叠加而成的模拟信号，通过选择不同的频率成分来实现信号滤波。针对本应用所要求的带通滤波及放大，可以有多种方案，其中使用比较多的是由R、C及集成运放组成的有源带通滤波器和开关电容滤波器。

1 带通滤波器
带通滤波器的主要性能参数有：
(1)中心频率增益K0：输入为中心频率信号时的电压放大倍数。
(2)中心频率f0：它只与滤波用的电阻和电容元件的参数有关，是带通滤波器通带内电压增益最大点的频率。
(3)截止频率fL和fH：输出幅值为×输入×中心频率增益时所对应的频率，带通滤波器有两个，分别为低频截止频率fL和高频截止频率fH。
(4)通带宽度BW：高频截止频率fH与低频截止频率fL之差。
(5)品质因数Q；对带通滤波器而言，Q值等于中心频率f0与通带宽度BW之比。

2
有源滤波器是由无源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成运算放大器)组成。这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件)。缺点是：通带范围受有源器件(如集成运算放大器)的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。本实验采用平常使用比较多的多路负反馈二阶带通滤波器，如图1所示。

2．1 有源滤波器参数设计
其传递函数的一般形式为：