有源濾波器中的相位關(guān)系-資料下載頁(yè)
2025-08-05 08:06本頁(yè)面
【正文】 4的左軸）。LOWPASS2段將具有反相的二階型響應(yīng)（參見(jiàn)圖4，右軸）。HIGHPASS段的相移特性屬于反相特性（參見(jiàn)圖5，右軸）。結(jié)論我們已經(jīng)看到用于構(gòu)建一個(gè)濾波器的拓?fù)鋵⒂绊懫鋵?shí)際的相位響應(yīng)。這會(huì)是確定所用的拓?fù)鋾r(shí)需要考慮的一個(gè)因素。表1對(duì)本文中討論的各種低通濾波器結(jié)構(gòu)的相移范圍進(jìn)行了比較。相移特性隨Q的變化特性。圖17示出了Q的變化對(duì)低通濾波器的相位響應(yīng)的影響（對(duì)高通濾波器的影響也 類似）。圖中繪出了Q = ，，1，2，5，10和20時(shí)的相位響應(yīng)曲線。值得注意的是，Q值較低的情況下，在遠(yuǎn)低于截止頻率的頻率上相位就開(kāi)始發(fā)生變化。圖17. 相移隨Q值的變化特性雖然幅值響應(yīng)隨Q值的變化并非本文的主題，但也是一個(gè)令人感興趣的問(wèn)題。圖18示出了Q值在上述范圍內(nèi)變化時(shí)一個(gè)2階濾波器的幅值響應(yīng)特性。當(dāng)高Q電路應(yīng)用于多級(jí)濾波器時(shí)，高Q電路的響應(yīng)特性的尖峰現(xiàn)象也是令人感興趣的問(wèn)題。雖然在理論上這些電路段以何種順序來(lái)級(jí)聯(lián)并無(wú)差異，而在實(shí)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(xiàn)象不致于超出濾波器的動(dòng)態(tài)范圍。雖然該圖是針對(duì)低通段的，但高通響應(yīng)也存在類似的尖峰。圖18. 隨著Q值的變化，2極點(diǎn)濾波器的幅值尖峰特性的變化高階次濾波器傳遞函數(shù)可以級(jí)聯(lián)起來(lái)，構(gòu)成更高階次的響應(yīng)特性。當(dāng)濾波器響應(yīng)串連起來(lái)后，其在任意頻率上的dB增益（以及衰減）和相角都相加起來(lái)。正如我們?cè)谇懊嬷赋龅哪菢樱鄻O點(diǎn)濾波器一般是利用級(jí)聯(lián)的二階電路段搭建的，對(duì)于奇次階濾波器，可以另外添加一段一階電路。兩個(gè)級(jí)聯(lián)的一階電路段并不能像單個(gè)二階濾波段那樣提供很寬的Q值變化范圍。圖19示出一個(gè)通過(guò)傳遞函數(shù)級(jí)聯(lián)所構(gòu)成的4階濾波器。這里，我們可以看到，濾波器是由兩個(gè)二階段所構(gòu)成的。圖19. 傳遞函數(shù)的級(jí)聯(lián)所構(gòu)成的4極點(diǎn)濾波器圖 20示出了構(gòu)建一個(gè)4階濾波器的3種方式對(duì)相位響應(yīng)的影響。第一種結(jié)構(gòu)是利用兩個(gè)Sallen－Key（SK）Butterworth段搭建的。第二種是利用兩個(gè)多路反饋（MFB） Butterworth段搭建的。第三種是利用一個(gè)SK段和一個(gè)MFB段搭建的。但是，正如兩個(gè)級(jí)聯(lián)的一階電路段并不能構(gòu)成一個(gè)二階電路段一樣，2個(gè)級(jí)聯(lián)的2階Butterworth段并不能等效于一個(gè)4階Butterworth段。第一段Butterworth濾波器的f0為1，（α＝）。第二段的f0為1，（α＝）。正如前面所提到過(guò)的那樣，SK段是同相型的，而MFB是反相型的。圖20對(duì)這3種4階電路的相移特性進(jìn)行了比較。其中SK和MFB濾波器具有相同的相位響應(yīng)特性，因?yàn)閮蓚€(gè)反相段產(chǎn)生了同相響應(yīng)（－1－1＝＋1）。利用混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（SK和MFB）構(gòu)建的濾波器的響應(yīng)特性將偏移180176。 （+1 –1 = –1）。圖20. 不同結(jié)構(gòu)的4階電路的相位響應(yīng)請(qǐng)注意，正如可以預(yù)料到的那樣，總的相移特性是一個(gè)2階電路段的兩倍360176。 vs. 180176。高通濾波器將擁有類似的相位響應(yīng)，但偏移相差180176。該級(jí)聯(lián)的思想可以用來(lái)搭建更高階次的濾波器，但是，在實(shí)踐中，超過(guò)8階的濾波器很難實(shí)現(xiàn)。將來(lái)的文章將對(duì)帶通、陷波（帶阻）和全通濾波器的相位關(guān)系進(jìn)行考察
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