1、電子濾波器

圖6所示是電子濾波器。電路中的VT1是三極管，起到濾波管作用，C1是VT1的基極濾波電容，R1是VT1的基極偏置電阻，RL是這一濾波電路的負載，C2是輸出電壓的濾波電容。

電子濾波電路工作原理如下：

①電路中的VT1、R1、C1組成電子濾波器電路，這一電路相當于一只容量為C1×β1大小電容器，β1為VT1的電流放大倍數，而晶體管的電流放大倍數比較大，所以等效電容量很大，可見電子濾波器的濾波性能是很好的。等效電路如圖6（b）所示。圖中C為等效電容。

②電路中的R1和C1構成一節RC濾波電路，R1一方面為VT1提供基極偏置電流，同時也是濾波電阻。由于流過R1的電流是VT1的基極偏置電流，這一電流很小，R1的阻值可以取得比較大，這樣R1和C1的濾波效果就很好，使VT1基極上直流電壓中的交流成分很少。由于發射極電壓具有跟隨基極電壓的特性，這樣VT1發射極輸出電壓中交流成分也很少，達到濾波的目的。

③在電子濾波器中，濾波主要是靠R1和C1實現的，這也是RC濾波電路，但與前面介紹的RC濾波電路是不同的。在這一電路中流過負載的直流電流是VT1的發射極電流，流過濾波電阻R1的電流是VT1基極電流，基極電流很小，所以可以使濾波電阻R1的阻值設得很大（濾波效果好），但不會使直流輸出電壓下降很多。

④電路中的R1的阻值大小決定了VT1的基極電流大小，從而決定了VT1集電極與發射極之間的管壓降，也就決定了VT1發射極輸出直流電壓大小，所以改變R1的大小，可以調整直流輸出電壓+V的大小。

2、電子穩壓濾波器

圖7所示是另一種電子穩壓濾波器，與前一種電路相比，在VT1基極與地端之間接入了穩壓二極管VD1。電子穩壓原理如下：

在VT1基極與地端之間接入了穩壓二極管VD1后，輸入電壓經R1使穩壓二極管VD1處于反向偏置狀態，此時VD1的穩壓特性使VT1管的基極電壓穩定，這樣VT1發射極輸出的直流電壓也比較穩定。注意：這一電壓的穩定特性是由于VD1的穩壓特性決定的，與電子濾波器電路本身沒有關系。

R1同時還是VD1的限流保護電阻。在加入穩壓二極管VD1后，改變R1的大小不能改變VT1發射極輸出電壓大小，由于VT1的發射結存在PN結電壓降，所以發射極輸出電壓比VD1的穩壓值略小。

C1、R1與VT1同樣組成電子濾波器電路，起到濾波作用。

在有些場合下，為了進一步提高濾波效果，可采用雙管電子濾波器電路，2只電子濾波管構成了復合管電路。這樣總的電流放大倍數為各管電流放大倍數之積，顯然可以提高濾波效果。

電子濾波器電路圖設計（一）

音頻濾波器，是用在主機輸出的音頻信號上，RCA信號做隔離處理，以防干擾，常用在汽車音響上。

電子濾波器電路圖設計（二）

巴特沃斯濾波器

巴特沃斯濾波器是濾波器的一種設計分類，其采用的是巴特沃斯傳遞函數，有高通、低通、帶通、帶阻等多種濾波器類型。巴特沃斯濾波器在通頻帶內外都有平穩的幅頻特性，但有較長的過渡帶，在過渡帶上很容易造成失真。

四階巴特沃斯低通濾波器

電子濾波器電路圖設計（三）

濾波電路又稱為濾波器，是一種選頻電路，能夠使特定頻率范圍的信號通過，而使其它頻率的信號大大衰減即阻止其通過。按其工作頻率范圍的不同，濾波電路可分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器和全通濾波器。僅由電阻、電容、電感這些無源元件組成的濾波電路稱為無源濾波器。如果濾波電路中含有有源元件，如集成運放等，則稱為有源濾波器。與無源濾波器相比，有源濾波器具有體積小、效率高、帶負載能力強、頻率特性好，而且在濾波的同時還可以將有用信號放大等一系列優點，因而得到廣泛應用。

圖1（a）所示電路為一階有源低通濾波電路。

其幅頻特性如圖1（b）所示。

為改善濾波效果，使f》fo時，信號衰減的更快，一般在圖1（a）所示的一階低通濾波器的基礎上再增加一級RC電路就構成二階有源低通濾波器，如圖2所示。

電子濾波器電路圖設計（四）

常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類。若濾波電路元件僅由無源元件（電阻、電容、電感）組成，則稱為無源濾波電路。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復式濾波（包括倒L型、LC濾波、LCπ型濾波和RCπ型濾波等）。若濾波電路不僅由無源元件，還由有源元件（雙極型管、單極型管、集成運放）組成，則稱為有源濾波電路。有源濾波的主要形式是有源RC濾波，也被稱作電子濾波器。

低通濾波可以簡單的認為：設定一個頻率點，當信號頻率高于這個頻率時不能通過，在數字信號中，這個頻率點也就是截止頻率，當頻域高于這個截止頻率時，則全部賦值為0。因為在這一處理過程中，讓低頻信號全部通過，所以稱為低通濾波。

低通過濾的概念存在于各種不同的領域，諸如電子電路，數據平滑，聲學阻擋，圖像模糊等領域經常會用到。

低通濾波電路圖

上圖這是一個有源低通濾波器，主要作用是對音頻解碼芯片CS4360輸出的音頻信號進行低通濾波，把無用的高頻信號過濾掉。

電子濾波器電路圖設計（五）

本設計要求截止頻率為2 kHz，根據外接電阻和截止頻率的關系得到外接電阻REXT=40 kΩ，將DIV／CLK引腳短接到V+引腳。濾波電路連接如圖2所示。

該電路采用單電源供電模式，因此V+引腳接+5 V電源，C11為電源濾波電容，以確保輸入電壓質量。R9和R12為分壓電阻。通過分壓得到GND引腳的參考電壓為2 V。IN+引腳為信號輸入引腳，OUT引腳為電路輸出引腳，通過該濾波電路即可輸出性能良好的波形。R10設置濾波器的截止頻率，本設計要求截止頻率為2 kHz，經計算得到R10=40 kΩ，實驗中測量了不同頻率下LTC1569（＄5.9000）的輸入和輸出幅值，如表1所示。

由表1可以看出，當輸入頻率f=100 Hz、f截止=200 Hz時輸出信號開始衰減，當f=f截止=2 kHz時，輸出信號的幅值為輸入信號的0．707倍，符合低通濾波電路的幅頻特性，保證了濾波電路的截止頻率為2 kHz。

電子濾波器電路圖設計（六）

由圖（1）所示帶通濾波電路的幅頻響應與高通、低通濾波電路的幅頻響應進行比較，不難發現低通與高通濾波電路相串聯如圖（2），可以構成帶通濾波電路，條件是低通濾波電路的截止角頻率WH大于高通電路的截止角頻率WL，兩者覆蓋的通帶就提供了一個帶通響應。

這是一個通帶頻率范圍為100HZ-10KHZ的帶通濾波電路，在通帶內我們設計為單位增益。根據題意，在頻率低端f=10HZ時，幅頻響應至少衰減26dB。在頻率高端f=100KHZ時，幅頻響應要求衰減不小于16dB。因此可以選擇一個二階高通濾波電路的截止頻率fH=10KHZ，一個二階低通濾波電路的fL=100HZ，有源器件仍選擇運放LF142，將這兩個濾波電路串聯如圖所示，就構成了所要求的帶通濾波電路。

由巴特沃斯低通、高通電路階數n與增益的關系知Avf1=1.586，因此，由兩級串聯的帶通濾波電路的通帶電壓增益（Avf1）2=（1.586）2=2.515，由于所需要的通帶增益為0dB，因此在低通濾波器輸入部分加了一個由電阻R1、R2組成的分壓器。

元件參數的選擇和計算

在選用元件時，應當考慮元件參數誤差對傳遞函數帶來的影響。現規定選擇電阻值的容差為1%，電容值的容差為5%。由于每一電路包含若干電阻器和兩個電容器，預計實際截止頻率可能存在較大的誤差（也許是+10%）。為確保在100Hz和10kHz處的衰減不大于3dB.現以額定截止頻率90Hz和1kHz進行設計。

前已指出，在運放電路中的電阻不宜選擇過大或較小。一般為幾千歐至幾十千歐較合適。因此，選擇低通級電路的電容值為1000pF，高通級電路的電容值為0.1μF，然后由式RCWC1?可計算出精確的電阻值。

對于低通級由于已知c=1000pF和fh=11kHz，由式RCWC1?算得R3=14.47kΩ，先選擇標準電阻值R3=14.0kΩ。對于高通級可做同樣的計算。由于已知C=0.1μF和fL=90Hz，可求出R7=R8≈18kΩ。

考慮到已知Avf1=1.586，同時盡量要使運放同相輸入端和反相輸入端對地的直流電阻基本相等，現選擇R5=68k，R10=82k，由此可算出R4=（Avf1-1）R5≈39.8k，R9=（Avf1-1）R10≈48k，其容差為1％。

設計完成的電路如圖所示。信號源vI通過R1和R2進行衰減，它的戴維寧電阻是R1和R2的并聯值，這個電阻應當等于低通級電阻R3（=14k）。因此，有

由于整個濾波電路通帶增益是電壓分壓器比值和濾波器部分增益的乘積，且應等于單位增益，

聯解式和，并選擇容差為1％的額定電阻值，得R1=35.7kΩ和R2=23.2kΩ。

電子濾波器電路圖設計（七）

為減小體積、降低成本，單片開關電源一般采用簡易式單級EMI濾波器，典型電路圖1所示。圖（a）與圖（b）中的電容器C能濾除串模干擾，區別僅是圖（a）將C接在輸入端，圖（b）則接到輸出端。圖（c）、（d）所示電路較復雜，抑制干擾的效果更佳。圖（c）中的L、C1和C2用來濾除共模干擾，C3和C4濾除串模干擾。R為泄放電阻，可將C3上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性;斷電后還能使電源的進線端L、N不帶電，保證使用的安全性。圖（d）則是把共模干擾濾波電容C3和C4接在輸出端。

EMI濾波器能有效抑制單片開關電源的電磁干擾。圖2中曲線a為加EMI濾波器時開關電源上0.15MHz～30MHz傳導噪聲的波形（即電磁干擾峰值包絡線）。曲線b是插入如圖1（d）所示EMI濾波器后的波形，能將電磁干擾衰減50dBμV～70dBμV。顯然，這種EMI濾波器的效果更佳。