在實(shí)際的電子系統(tǒng)中,輸入信號往往包含一些不需要的信號成分。必須設(shè)法將它衰減到足夠小的程度,或者把有用信號挑選出來,為此,可采用濾波器。
濾波器是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制(或大大衰減)無用頻率信號的電子裝置。
以往模擬濾波器主要采用無源r、l和c組成。20世紀(jì)60年代以來,集成運(yùn)放得到了迅速的發(fā)展,由它和r、c組成的有源濾波電路,具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。此外,由于集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高,輸出阻抗又很低,構(gòu)成有源濾波器后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但是,集成運(yùn)放的帶寬有限,所以有源濾波器的最高工作頻率受運(yùn)放的限制,這是它的不足之處。
設(shè)濾波器是一個線性時不變網(wǎng)絡(luò),其輸入電壓為vi(t),輸出電壓為vo(t),則在復(fù)頻域內(nèi)有
式中a(s)是濾波電路的電壓傳遞函數(shù),一般為復(fù)數(shù)。對于實(shí)際頻率來說s=jw,則有
這里 為傳遞函數(shù)的模,j (w)為其相位角。
此外,在濾波器中所關(guān)心的另一量是時延t(w),它定義為
通常用幅頻響應(yīng)來表征一個濾波器的特性,欲使信號通過濾波器的失真很小,則相位和時延響應(yīng)亦需考慮。當(dāng)相位響應(yīng)j(w)作線性變化,即時延響應(yīng)為常數(shù)時,輸出信號才可能避免相位失真。