同相输入的一阶低通滤波器和高通滤波器解析

一、同相输入的一阶低通滤波器

1. 模型

2. 实例

3. 计算

1）计算电路的中频增益Am，和上限截止频率fH

2）当输入信号为正弦波，幅度为100mV，频率为1kHz，求输出信号幅度，输入输出之前的相移。

4. 仿真验证

1）仿真软件TINA-TI，仿真原理图见2。

2）频率特性仿真

利用TINA-TI中的“分析-交流分析-交流传输特性“

设置起始频率为1Hz，终止频率为1MHz

绘制包含”幅频特性、相频特性“的频率特性图

利用软件的测量轨线，可得1Hz处闭环增益的模为20.08dB，与计算吻合。

利用软件的测量轨线，可得截止频率723.43Hz处的增益为17.06dB，下降20.08-17.06=3.02dB；相位为-45.01°，与理论基本吻合。

3）从时域波形出发，验证：输入正弦波，幅度为100mV，频率为1kHz，输出信号幅度为0.5914V，输入输出之前的相移为-54.11°。

a）设置VG1参数

b）示波器测量波形

c）设置示波器参数

Mode-Normal，Source-VF1，Time/Div-200u，Volts/Div-200m，打开Channel-VF1和VF2，点Run会出现2个波形，再点Stop，用示波器下方的”Data，导出“，得到如下波形图：

d）从上图可以看出，输出振幅约0.6V，与计算0.5914V大致吻合；输出滞后于输入，用测量轨线可以测得，输出过0点滞后于输入过0点，时间约为635.81-485.06=150.75us，如下图示：

则相差为：-360°x (150.75us / 1000us) = -54.27°

4）用频率特性图换算，验证：输入正弦波，幅度为100mV，频率为1kHz，输出信号幅度为0.5914V，输入输出之前的相移为-54.11°。

在步骤3）的基础上，绘制出包含”幅频特性、相频特性“的频率特性图，如下图示：

在幅频和相频特性曲线图中，利用软件的测量轨线，输入1000Hz，可得增益15.44dB，折算为5.916倍，那么输出应为0.5916V，与计算的0.5914V基本吻合；在相频特性图中，可行-54.12°，与计算的-54.11°也基本吻合。

二、同相输入的一阶高通滤波器

1. 模型

2. 常用公式

审核编辑：郭婷