模拟信号高阶带通滤波器

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1、1滤波器的组成、分类和作用有源带通滤波器是由集成运放有源器件和R,C等无源器件组成。2低阶带通滤波器理论设计无限增益多路反馈(IIR)压控电压源(VCVS)压空电压源电路幅频响应表1两种带通滤波器的优、缺点对比n无器阶二滤优点变不改却缺点7ZO宽化带变2.2理想带通滤波器在没有噪声或干扰的情况下，理想带通滤波器可以将通带信号无失真的输岀，滤除通带频率的所有信号。IgII理想带通滤波器幅频响应（Wg：高通截止频率，wi：低通截止频率）理想滤波器的过渡带宽度为Oo现在的问题是在实际应用中，我们如何构建一个理想帯通滤波器？答案是否定的。现在有巴特

2、沃斯，贝赛尔，切比雪夫和椭圆逼近滤波器使得滤波接近理想滤波器，其中巴特沃斯滤波器在通频带波动较缓，所以本文以此为例。2.3理论设计和计算设计参数：通频帶3OO~3KH乙通频带增益A二1。此次设计将采用16阶带通滤波器（8阶巴特沃斯低通滤波器和8阶巴特沃斯高通滤波器）在计算的问题上有两种方法：一种是根据公式推导出传输函数H（S）再根据函数求出所需要的值，另一种是根据巴特沃斯归一化表中数据计算原器件的值。先介绍第一种：2.3.1通频带300〜3KHZ,通频带增益A=l<,叫=匚壮兀,叫产匚2壮兀,©严九*2龙，©2=犬2*2龙（flA是高通

3、通带截止频率，fp2是低通通带截止频率九是高通阻带截止频率，尤2是低通阻带截止频率）fpX=300HZfs]=20HZfp2=3KHZfx2=4710HZAP[=AP2=ldBAsi=As2=40dB（人円是高通通带衰减，Ap2是低通通带衰减人]低通阻带衰减，人2高通阻通带衰减）中心频率%=叫芒叫20CO.=—^=2^*196」HZ%因为0】>©1归一化参数⑴，◊益許踹+.v=max{ApA2}1O0-1*4-1阶数2IgA21gL7取N=8,根据归一化表得出//(/?)一(°2+0.0431563^+0.9717343(/?+0.122

4、8987勿+0.70357540(/,+0.1839310羽+0.32089197(尸+0.21696140+0.05029393由低通变为带通P22$+妬Bs（B为通频带带宽）带入得（〃s）£J/C_"(S4+0.04315631BS5+(2亦+0.9717345fi2)S2+0.0431563阮BS+血：)(S"+0.1228987BS'+(2e：40.70357540li2)S2+0.1228987尿BS+屁)（54+0.18393108S'+（2此+0.32089197B2）S2+0.18393103efBS+血）（S"+0.21

5、69614BS'+（2祝+00.05029392B2）S2+0.21696145此BS+曲）我们可以发现计算不仅繁琐而且容易出错。下面介绍第二种方法：利用巴特沃斯低通滤波器归一化表求出各个原器件的值。2.3.2.1八阶低通滤波器的设计考虑到白激震荡的问题，所以在设计高阶滤波器时通常采用二阶级联（滤波器阶数为偶数）或一阶和二阶级联（滤波器为奇数）。所以需要四个低通滤波器相连，而每个二阶滤波器是相互独立的，所以运算比较简单，二阶LPF（低通滤波器）压控电压源型（通带增益A=l）在此以第一个二阶为例计算参数，其他三阶相同带入根据以往经验力c（1K

6、〜10KHZ）电容C（0.01U〜0.001uF）所以设Cl=C3=C5=C7=10nF厶二3KHZRj=R}=R2C]=2QCffc=2nC仁A1.0Q.509766fl1.0Q.0.601345扎1.02s0.899976A1.0Q2.562315巴特沃斯八阶滤波器归一化表仇=1.0（归一化值）j=厶=3KHZQ=0.509766C/I=2^=2*0.50977610“幻代2^*9.81*3000"l0"5,41K9.812*0.509776*10一9«9.62nF其他三个二阶低通滤波器的参数计算同上下表为整个八阶滤波器的具体数据

7、参数r2GRyG&&QG数值5.41K5.41K9.81nF6.39K6.39K6.91nF9.55k9.55k3.09nF27.22k27.22k0.38nF通过四个二阶低通滤波器级联组成八阶低通滤波器为八阶低通滤波器幅频特性■r八阶高通滤波器的设计设计参数：增益A=1截止频率fhc=300HZCg=C10=Cn=C12=C13=C14=C15=C16=10nF同低通滤波器相似，也是采用二阶高通滤波器级联。二阶压控电压源高通滤波器二阶高通滤波器参数计算2Q&（）=2Q、Rf5*103=52.06kRf,_53.07856迈一2*0.509

8、796/?】（）=2Q{/?y5=2*0.509796*53.07856=54.08k八阶高通滤波器原器件参数10nF52.0SC10P3TVIRTUALR1054.08kQ19